UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIA APLICADAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ

TRABAJO DE GRADO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO EN MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ

TEMA:

“IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO DE CONTROL Y

ALMACENAMIENTO DE DATOS ON-BOARD PARA TAXIS.”

AUTORES:

ENRIQUEZ FOLLARAN JEFFERSON SAÚL

ORMAZA LÓPEZ FRANCISCO DAVID

DIRECTOR:

ING. FREDY ROSERO MSC.

IBARRA, 2017

ii

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

BIBLIOTECA UNIVERSITARIA

AUTORIZACIÓN DE USO Y PUBLICACIÓN

A FAVOR DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

1. Identificación de la obra

La Universidad Técnica del Norte dentro del proyecto Repositorio Digital Institucional,

determinó la necesidad de disponer de texto completos en forma digital con la finalidad de

apoyar los procesos de investigación, docencia y extensión de la Universidad.

Por medio del presente documento dejo sentada mi voluntad de participar en este proyecto, para

lo cual pongo a disposición la siguiente información.

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE

IDENTIDAD:

100365396-9

APELLIDOS Y

NOMBRES:

Enriquez Follaran Jefferson Saúl

DIRECCIÓN: Ibarra, Barrio Colinas del Sur, calle: 10 de diciembre y José Peralta

EMAIL: jeff_afrod44@yahoo.com

TELEFONO FIJO: TELÉFONO

MÓVIL:

0992360167

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE

IDENTIDAD:

100348389-6

APELLIDOS Y

NOMBRES:

Ormaza López Francisco David

DIRECCIÓN: Ibarra, Antonio José de Sucre y Tobías Mena

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EMAIL: franciscoormazal@gmail.com

TELEFONO FIJO: 062- 600- 811 TELÉFONO

MÓVIL:

0985270122

DATOS DE LA OBRA

TÍTULO: “IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO DE CONTROL Y

ALMACENAMIENTO DE DATOS ON-BOARD PARA TAXIS.”

AUTOR (ES): Ormaza López Francisco David

Enriquez Follaran Jefferson Saúl

FECHA: AAAMMDD

SOLO PARA TRABAJOS DE GRADO

PROGRAMA:

PREGRADO POSTGRADO

TÍTULO POR EL

QUE OPTA:

INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ

ASESOR/DIRECTOR:

ING. FREDY ROSERO MSC.

2. Autorización a favor de la universidad

Yo Ormaza López Francisco David con cédula de identidad Nro. 100348389-6 y Enriquez

Follaran Jefferson Saúl con cédula de identidad Nro. 100365396-9 en calidad de autores y

titulares de los derechos patrimoniales de la obra o trabajo de grado descripto anteriormente,

hago entrega del ejemplar respectivo en formato digital y autorizo a la Universidad Técnica del

Norte, la publicación de la obra en el Repositorio Digital Institucional y uso del archivo digital

en la Biblioteca de la Universidad con fines académicos, para ampliar la disponibilidad del

material y como apoyo a la educación, investigación y extensión; en concordancia con la Ley de

Educación Superior Artículo 144.

X

iv

v

vi

vii

AGRADECIMIENTO

Dirijo mi más sincero agradecimiento a mis abuelos por ser mis guías, y mi apoyo incondicional

en toda mi trayectoria estudiantil, a mi tutor por ser parte de este proyecto de investigación y

brindarme su tiempo para desarrollarlo, por impartir sus conocimientos, enseñanzas y ser un gran

guía durante todo el proceso y así permitirme llegar a ser un profesional de gran moral y ética.

Francisco Ormaza L.

Agradezco a Dios por haberme dado la salud para afrontar este camino en busca de cumplir mis

metas, a mi Madre y Padrastro que siempre estuvieron a mi lado para bridarme su cariño y apoyo

incondicional. A la Universidad Técnica del Norte que me abrió las puertas para estudiar esta

linda carrera que elegí seguir, a todo el personal docente de la Carrera de Ingeniería en

Mantenimiento Automotriz quienes con sus conocimientos me ayudaron a formarme como un

buen profesional, en especial a mi tutor quien además de haberme impartido sus conocimientos

como docente también confió en mi para realizar este proyecto ya que sin su paciencia y

dedicación no hubiese podido culminar este proyecto.

Jefferson Enriquez F.

viii

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a mis abuelos José Miguel López y Teresa Margarita Quelal, porque el

logro es gracias a ellos, por dedicarme su tiempo, cuidados y apoyo en esos días de mayor

dificultad, permitiéndome no desfallecer ante las circunstancias, y escalar peldaño a peldaño

logrando así alcanzar mis ideales y mi gran anhelada meta profesional.

Francisco Ormaza L.

Este proyecto va dedicado a Dios por haber mantenido a mis seres queridos a mi lado y por

haberme rodeado de buenas amistades que me supieron apoyar durante todo este tiempo y fueron

partícipes para la consecución de esta meta. Un reconocimiento especial a mi Madre por ser el

pilar fundamental de mi vida a quien le debo todo, a mi hermana por su apoyo moral, a todos

aquellos que se fueron de este mundo pero que dejaron en mí enseñanzas y recuerdo que nunca

serán borrados y a todos aquellos que quizás no nombre, pero también formaron parte de esto a

todos ellos gracias.

Jefferson Enriquez F.

ix

RESUMEN

El presente trabajo de grado tiene como objetivo el implementar un módulo de almacenamiento

de datos on-board para su aplicación en taxis que permita recolectar datos de gestión electrónica

del motor, posición de marcha, estado de freno, GPS, aceleración X Y Z. Este módulo obtiene

datos de gestión del motor a través de un cable OBDII que hace a este módulo poco invasivo y

adaptable a cualquier vehículo que disponga de un conector OBDII, cuenta con un receptor GPS

que le envía datos de fecha, hora y ubicación, también consta de sistema de estado marcha/freno

que indicara al módulo en que marcha se encuentra y cuando se accione el pedal de freno. Todas

estas señales son procesadas por la placa que previamente fue programada en su lenguaje nativo

para que almacene estos datos en una tarjeta SD integrada al módulo, esta información se

almacena en forma de un archivo de texto (txt). Estos archivos pueden ser exportados a la

interface del módulo creada en Labview en la cual se puede ver y analizar todos los datos

recolectados en el archivo mediante gráficas, simulación y una tabla de datos. Este módulo posee

una pantalla en la que el conductor puede observar la hora y la cantidad de datos obtenidos en

ese instante y los mensajes respectivos de grabación, fin y reinicio. Cuenta con una cámara de

tráfico situada estratégicamente que registra fotográficamente a cada instante todo lo que sucede

esto sirve como una información adicional a todos los datos proporcionados por el módulo y

estos al igual que los datos pueden ser visualizados en la interface de Labview. Estos datos

pueden servir para evaluar condiciones de manejo que puedan incidir en un accidente o en el

deterioro del vehículo.

x

ABSTRACT

This degree work has like an objective to implement an on-board data storage module for its

application in taxis that allows to collect data of electronic management of the engine, running

position, state of brake, GPS, acceleration XY Z. This module obtains data of management of the

motor through an OBDII cable that makes this module minimally invasive and adaptable to any

vehicle that has an OBDII connector, it counts on a GPS receiver that sends data to it of date,

time and location, also consists of a state of gear / brake state system that will indicate the

module in which gear is located and when the brake pedal is operated. All these signals are

processed by the board that was previously programmed in its native language to save it this data

on an SD card integrated in this module, this information is stored as a text file (txt). These files

can be exported to the module interface created in Labview in which you can view and analyze

all the data collected in the file using graphs, simulation and a data table. This module has a

screen in which the driver can observe the time and amount of data obtained at that time and the

respective messages of recording, end and restart. It has a strategically located traffic camera that

records photographically at every instant everything that happens this serves as an additional

information to all the data provided by the module and these as well as the data can be visualized

in the Labview interface. These data can serve to evaluate conditions of handling that may affect

an accident or deterioration of the vehicle.

xi

INTRODUCCIÓN

El presente proyecto tiene como meta principal diseñar e implementar un módulo de

almacenamiento de datos On-board para su aplicación en vehículos tipo taxis. Cuyo objetivo es

recolectar datos de gestión del motor, estado de freno, posición de marchas, GPS, registro

fotográfico del trayecto mediante una cámara integrada al módulo.

De esta manera es posible almacenar estos datos en una memoria que luego de 1 o 2 días de

trabajo puedan ser descargados del módulo, para analizarlos mediante la interfaz diseñada en

Labview. Los usos que se le puede dar a esta información son diversos entre ellos destacamos:

evaluar condiciones de manejo, determinar causas en accidentes de tránsito y determinación de

los períodos para efectuar el mantenimiento vehicular.

El presente proyecto se desarrolla en la ciudad de Ibarra, tomando como objeto de estudio a

los vehículos livianos de tipo taxi, los cuales cuentan con conectores OBDII lo que permite que

este módulo pueda ser instalado en cualquier vehículo con modificaciones mínimas para cada

modelo. Esta investigación está compuesta de seis capítulos:

El capítulo I corresponde a la contextualización del problema, donde se indican los

antecedentes, planteamiento y formulación del problema que dan origen a esta investigación,

luego se fijan los objetivos tanto general como específicos que se deben cumplir para dar

solución a este problema. Además, se realiza una delimitación temporal y espacial la cual indica

el lugar donde se lleva a cabo la investigación y el tiempo empleado en el proyecto. Se justifica

el proyecto indicando las razones y los resultados que se pretende con este proyecto. Finalmente

contiene toda la metodología empleada en la investigación y desarrollo del proyecto, cuenta con

aspectos como el tipo de investigación, métodos y técnicas empleadas para cumplir con los

objetivos planteados.

En el capítulo II se incluye todo el marco teórico que fundamenta esta investigación y sirve de

guía para desarrollar el presente proyecto. Aborda desde los conceptos básicos como el trasporte,

movilidad, taxis, módulos de almacenamiento, hasta conceptos más específicos como GPS como

funciona y sus aplicaciones, sensores que intervienen en la gestión del motor, cajas de cambio,

freno, manejo de señales digitales y analógicas. También contiene información detallada de

algunos componentes utilizados como lo es la placa arduino, la cámara OV2640, el conector

OBDII donde se indican sus características principales usos y aplicaciones. Finalmente, se

xii

explican los conceptos de programación que son una parte importante de este capítulo puesto que

desde la placa Arduino requiere una programación específica la cual es fundamental para poder

recolectar los datos necesarios, así mismo la programación de la interfaz en Labview donde se

procesan los datos.

En el capítulo III se explica el procedimiento seguido para el diseño, construcción e

implementación del módulo de almacenamiento en un vehículo Chevrolet Aveo. Partimos desde

la selección de los diferentes componentes como lo son las placas Arduino Mega 2560, el

receptor GPS, cámara, conector OBDII con acelerómetro integrado, módulo SD, pantalla TFT

3.2” touchscreen. La siguiente parte explica el proceso para obtener la información del estado de

marcha y freno, así como los diagramas eléctricos y de conexiones. Posteriormente sigue el

desarrollo del código de programación de las placas Arduino para que estas recolecten, procesen

y almacenen todos los datos requeridos por el proyecto. Una vez obtenidos los primeros datos en

base a estos se realiza la programación de la interfaz en Labview.

En el capítulo IV se muestran las diferentes pruebas de funcionamiento realizadas con el

módulo de almacenamiento de datos ya instalado en el vehículo. Aquí se indica cómo funciona el

módulo que datos se puede obtener, almacenar y mostrar en la pantalla, la rutina que se produce

al accionar los botones de inicio, detención y reseteo. Posteriormente se importan los datos a la

interfaz de Labview para decodificar esa información y poner a prueba una a una las funciones

programadas con la que dispone esta interfaz, como lo son las gráficas comparativas, simulador,

visualizador de fotos, tabla de datos y finalmente se genera el reporte en Excel que contiene

todos los datos ordenados obtenidos y una herramienta de filtrado donde se puede seleccionar el

intervalo de tiempo en el que se quiere analizar los datos.

Finalmente, el capítulo V corresponde a las conclusiones y recomendaciones que deja esta

investigación, seguido de la bibliografía empleada para sustentar esta investigación.

xiii

INDÍCE

CARÁTULA ......………………………………………………………………………………… i

AUTORIZACIÓN DE USO Y PUBLICACIÓN ........................................................................... ii

CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE GRADO ..... ¡Error! Marcador no

definido.

CERTIFICACIÓN ........................................................................ ¡Error! Marcador no definido.

AGRADECIMIENTO .................................................................................................................. vii

DEDICATORIA .......................................................................................................................... viii

RESUMEN .................................................................................................................................... ix

ABSTRACT .................................................................................................................................... x

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... xi

INDÍCE ........................................................................................................................................ xiii

ÍNDICE DE FIGURAS................................................................................................................ xix

ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................... xxiii

ÍNDICE DE ABREVIATURAS ................................................................................................ xxiv

CAPÍTULO I .................................................................................................................................. 1

1. Contextualización del problema. ................................................................................................ 1

1.1 Antecedentes. ........................................................................................................................ 1

1.2 Planteamiento del problema. ................................................................................................. 1

1.3 Formulación del problema. ................................................................................................... 2

1.4 Delimitación. ......................................................................................................................... 2

1.4.1 Temporal. ........................................................................................................................ 2

1.4.2 Espacial. .......................................................................................................................... 2

1.5 Objetivos. .............................................................................................................................. 2

xiv

1.5.1 Objetivo General. ............................................................................................................ 2

1.5.2 Objetivo específico. ........................................................................................................ 2

1.6 Justificación. .......................................................................................................................... 3

1.7 Tipo de Investigación. ........................................................................................................... 3

1.7.1 Investigación Tecnológica. ............................................................................................. 3

1.7.2 Investigación Bibliográfica............................................................................................. 3

1.8 Métodos. ................................................................................................................................ 3

1.9 Técnicas e instrumentos. ....................................................................................................... 4

CAPÍTULO II ................................................................................................................................. 5

2. Marco Teórico. ............................................................................................................................ 5

2.1 Transporte y movilidad. ........................................................................................................ 5

2.1.1 Servicio de taxi. .............................................................................................................. 5

2.2 Análisis y determinación de causas de accidentes de tránsito. ............................................. 6

2.2.1 Causas de accidentes de tránsito. .................................................................................... 7

2.3 Módulos de almacenamiento. ................................................................................................ 8

2.3.1 Dispositivos pasivos sin comunicación. ......................................................................... 8

2.3.2 Módulos de almacenamiento con sistemas de control y monitoreo. .............................. 8

2.3.3 Módulos de almacenamiento en el mercado. .................................................................. 9

2.4 Sistema OBDII ...................................................................................................................... 9

2.4.1 Conector OBDII. .......................................................................................................... 10

2.4.2 Tipos de conectores y distribución de pines. ................................................................ 10

2.4.3 Protocolos de comunicación. ........................................................................................ 12

2.4.4 Protocolos de vehículos tipo taxi de la ciudad de Ibarra. ................................................. 12

2.4.5 Datos de diagnóstico disponibles OBDII. .................................................................... 13

2.4.6 PIDs del sistema OBDII. .............................................................................................. 14

xv

2.5 Sistema GPS. ....................................................................................................................... 16

2.5.1 Modo de operación de un sistema GPS. ....................................................................... 16

2.5.2 Receptores GPS. ........................................................................................................... 17

2.5.3 Tipos de datos que puede proporcionar un sistema GPS.............................................. 18

2.6 Arduino................................................................................................................................ 19

2.6.1 Hardware. ..................................................................................................................... 20

2.6.1.1 Entradas y salidas. ................................................................................................. 20

2.6.1.2 Alimentación. ........................................................................................................ 20

2.6.1.3 Memoria. ............................................................................................................... 21

2.6.1.4 Puerto USB y protección de sobrecarga................................................................ 22

2.6.2 Software. ....................................................................................................................... 22

2.6.3 Lenguaje de programación Arduino. ............................................................................ 23

2.7 Cámara. ............................................................................................................................... 26

2.8 Labview ............................................................................................................................... 27

2.8.1 Panel de frontal. ............................................................................................................ 27

2.8.2 Diagrama de bloques. ................................................................................................... 28

2.8.3 Herramientas de Labview. ............................................................................................ 29

2.8.4 Estructuras en Labview. ............................................................................................... 30

2.8.5 Arreglos. ....................................................................................................................... 32

2.8.6 Tipos de datos en Labview. .......................................................................................... 33

2.9 Señales analógicas y digitales. ............................................................................................ 34

2.9.1 Señal analógica. ............................................................................................................ 34

2.9.2 Digitalización de la señal analógica. ............................................................................ 35

2.10 Sensores de gestión del motor. .......................................................................................... 36

2.10.1 Sensores de posición/velocidad. ................................................................................. 36

xvi

2.10.1.1 Sensor inductivo. ................................................................................................. 36

2.10.1.2 Sensores de efecto hall. ....................................................................................... 38

2.10.2 Sensor de temperatura. ............................................................................................... 39

2.10.2.1 Sensor ECT (Sensor de temperatura del refrigerante del motor). ........................... 40

2.10.2.2 Sensor IAT (Sensor de temperatura del aire de admisión) ...................................... 40

2.10.2.3 Sensor EOT (Sensor de temperatura del aceite del motor). .................................... 40

2.10.3 Sensor de flujo de aire (MAF). ................................................................................... 41

2.10.4 Sensor de presión de aire (MAP). ............................................................................... 41

2.11 Sistema de Freno. .............................................................................................................. 41

2.11.1 Tipos de frenos. .......................................................................................................... 42

2.12 Caja de cambios. ............................................................................................................... 43

CAPÍTULO III .............................................................................................................................. 44

3. Diseño y construcción del módulo de almacenamiento de datos on-board. ............................. 44

3.1 Diseño del Hardware para el módulo de almacenamiento de datos. ................................... 44

3.1.1 Selección de la placa arduino. ...................................................................................... 46

3.1.2 Selección de Pantalla LCD. .......................................................................................... 47

3.1.3 Selección modulo GPS. ................................................................................................ 50

3.1.4 Selección de la cámara. ................................................................................................ 52

3.1.5 Sistema de adquisición de estado de marcha. ............................................................... 55

3.1.6 Sistema de adquisición de estado del freno. ................................................................. 58

3.1.7 Botones de operación. ................................................................................................... 60

3.2 Diseño de software para el módulo de almacenamiento de datos. ...................................... 61

3.2.1 Fases de diseño ............................................................................................................. 61

3.2.2 Programación para el módulo de almacenamiento de datos. ........................................ 64

3.3 Diseño de la interfaz en Labview. ....................................................................................... 74

xvii

3.3.1 Panel frontal de la interfaz en Labview. ....................................................................... 75

3.3.2 Configuración y filtrado de datos por hora. .................................................................. 77

3.3.3 Importado y almacenamiento de datos en la interfaz de Labview. .............................. 79

3.3.4 Graficas. ........................................................................................................................ 81

3.3.5 Simulador...................................................................................................................... 83

3.3.7 Tabla de datos. .............................................................................................................. 88

3.4 Adaptabilidad a sistemas instalados en taxis....................................................................... 91

3.5 Mejoras para el módulo de almacenamiento de datos. ........................................................ 92

CAPITULO IV.............................................................................................................................. 93

4. Pruebas de Funcionamiento y análisis de datos obtenidos. ...................................................... 93

4.1 Pruebas de funcionamiento de la pantalla. .......................................................................... 93

4.2 Prueba de comunicación del OBDII.................................................................................... 94

4.3 Prueba de comunicación del sistema de estado de marcha y freno. .................................... 95

4.4. Prueba de comunicación del módulo GPS. ........................................................................ 95

4.5 Prueba de comparación de valores. ..................................................................................... 96

4.7 Prueba de funcionamiento módulo de almacenamiento de datos ..................................... 102

4.8 Prueba de funcionamiento de la cámara. ........................................................................... 103

4.9 Uso de datos y dinámica del equipo para futuras aplicaciones. ........................................ 105

4.9.1 Desempeño del vehículo ............................................................................................. 105

4.9.2 Hábitos de conducción................................................................................................ 106

4.9.3 Ciclos de conducción. ................................................................................................. 107

4.10 Guía de Uso Módulo de Almacenamiento de datos On-board para taxis. ...................... 108

4.10.1 Introducción. ............................................................................................................. 109

4.10.2 Objetivo del manual. ................................................................................................. 109

4.10.3 Especificaciones técnicas. ........................................................................................ 109

xviii

4.10.4 Modo de instalación y conexión en el vehículo. ...................................................... 110

4.10.5 Modo de operación del módulo. ............................................................................... 111

4.10.6 Importación de datos a la interfaz de Labview. ........................................................ 113

CAPITULO VI............................................................................................................................ 119

5. Conclusiones y Recomendaciones. ......................................................................................... 119

5.1 Conclusiones. .................................................................................................................... 119

5.2 Recomendaciones. ............................................................................................................. 120

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 121

ANEXOS. ................................................................................................................................... 123

xix

ÍNDICE DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Vehículo tipo taxi. ........................................................................................................... 6

Figura 2. Vehículo accidentado. ..................................................................................................... 7

Figura 3. Ubicación del conector obdii de 16 pines...................................................................... 10

Figura 4. Tipos de conectores obdii según sae. ............................................................................ 11

Figura 5. Receptor gps. ................................................................................................................. 18

Figura 6. Placa arduino mega........................................................................................................ 19

Figura 7. Software ide arduino...................................................................................................... 23

Figura 8. Programa labview 2015. ................................................................................................ 27

Figura 9. Vista del panel frontal de labview. ................................................................................ 28

Figura 10. Diagrama de bloques de labview. ................................................................................ 29

Figura 11. Estructura for loop en labview. ................................................................................... 30

Figura 12. Estructura while loop de labview. ............................................................................... 31

Figura 13. Estructura case en labview. ......................................................................................... 31

Figura 14. Estructura flat sequence de labview. ........................................................................... 32

Figura 15. Nodo de fórmula en labview. ...................................................................................... 32

Figura 16. Tipos de datos usados en labview. .............................................................................. 34

Figura 17. Forma de onda de una señal análoga simulada ........................................................... 35

Figura 18. Conversión analógico-digital....................................................................................... 36

Figura 19. Señal de un sensor inductivo simulada en livewire. .................................................... 37

Figura 20. Sensor inductivo de velocidad. .................................................................................... 38

Figura 21. Esquema efecto hall. .................................................................................................... 39

Figura 22. Sensor ect..................................................................................................................... 40

Figura 23. Diagrama de bloques (módulo de almacenamiento de datos). .................................... 44

Figura 24. Elementos que componen el módulo de almacenamiento. .......................................... 45

Figura 25. Esquema de pines arduino mega 2560. ....................................................................... 46

Figura 26. Pantalla tft 3.2” ............................................................................................................ 48

Figura 27. Diagrama de la pantalla tft 3.2” ................................................................................... 49

Figura 28. Receptor gps ubx-m8030ka. ........................................................................................ 51

xx

Figura 29. Cámara. ........................................................................................................................ 52

Figura 30. Diagrama de conexión. ................................................................................................ 54

Figura 31. Descripción de un contacto normalmente abierto. ...................................................... 55

Figura 32. Diagrama de conexión del sistema del estado de marcha. .......................................... 56

Figura 33. Resistencia pull down. ................................................................................................. 57

Figura 34. Resistencia pull up. ...................................................................................................... 57

Figura 35. Esquema de conexión del sistema de estado de marcha. ............................................. 58

Figura 36. Diagrama de conexión del sistema de estado del freno. .............................................. 59

Figura 37. Cuadro de descripción de un contacto normalmente cerrado. ..................................... 59

Figura 38. Esquema de conexión del sistema de estado del freno. ............................................... 60

Figura 39. Esquema de conexión de los botones de operación. .................................................... 60

Figura 40. Diagrama de proceso módulo/interfaz labview. .......................................................... 62

Figura 41. Flujograma de funcionamiento para módulo de almacenamiento. .............................. 63

Figura 42. Flujograma de funcionamiento para la interfaz en labview. ....................................... 64

Figura 43. Flujograma de proceso para el módulo de almacenamiento de datos. ........................ 65

Figura 44. Librerías y variables incluidas en el código arduino. .................................................. 66

Figura 45. Llamado de funciones mediante pids. ......................................................................... 67

Figura 46. Flujograma de lectura de pids y adquisición de datos. ................................................ 68

Figura 47. Código de llamado para la función del receptor gps. .................................................. 69

Figura 48. Flujograma de adquisión del gps. ................................................................................ 69

Figura 49. Código de llamado para la función del acelerómetro. ................................................. 70

Figura 50. Flujograma de adquisición de datos del acelerómetro. ............................................... 71

Figura 51. Código para la función de marchas y freno. ................................................................ 72

Figura 52. Flujograma de ejecución para el módulo de almacenamiento de datos ...................... 73

Figura 53. Flujograma de funciones para la interfaz de labview. ................................................. 75

Figura 54. Panel frontal de la interfaz en labview. ....................................................................... 76

Figura 55. Flujograma de configuración y filtrado de datos. ........................................................ 77

Figura 56. Configuración y filtrado por hora (vista panel frontal). .............................................. 78

Figura 57. Código de filtrado de datos por hora. .......................................................................... 79

Figura 58. Código para importar y almacenar los datos en labview. ............................................ 80

Figura 59. Flujograma de importado y almacenamiento de datos. ............................................... 81

xxi

Figura 60. Código en labview para graficar los datos. ................................................................. 82

Figura 61. Grafica de datos en el panel frontal. ............................................................................ 82

Figura 62. Flujograma para graficar los datos en labview. ........................................................... 83

Figura 63. Flujograma de ejecución para el simulador. ................................................................ 84

Figura 64. Apariencia del simulador en el panel frontal. .............................................................. 85

Figura 65. Código principal del simulador. .................................................................................. 85

Figura 66. Código del acelerómetro.............................................................................................. 86

Figura 67. Código del indicador de marchas y freno para el simulador. ...................................... 86

Figura 68. Visualizador de fotos (vista del panel frontal). ........................................................... 87

Figura 69. Código en labview para el visualizador de fotos. ........................................................ 87

Figura 70. Flujograma para el visualizador de fotos..................................................................... 88

Figura 71. Tabla de datos en labview (panel frontal). .................................................................. 89

Figura 72. Código de la tabla de datos en labview. ...................................................................... 89

Figura 73. Código en labview para generar el reporte en excel. ................................................... 90

Figura 74. Flujograma para generar la tabla de datos. .................................................................. 90

Figura 75. Grabador de audio hiletgo icsh041a 4 channel............................................................ 91

Figura 76. Portada del módulo de almacenamiento de datos........................................................ 93

Figura 77. Aspecto de la segunda pantalla. ................................................................................... 94

Figura 78. Datos obdii a través de monitor serial ......................................................................... 94

Figura 79. Datos sistema marcha-freno a través de monitor serial. .............................................. 95

Figura 80. Datos gps a través de monitor serial ............................................................................ 96

Figura 81. Mensaje de sincronizando en la pantalla. .................................................................... 99

Figura 82. Botón de inicio y test de mensaje en la pantalla. ......................................................... 99

Figura 83. Flujograma de ejecución del botón de inicio. ............................................................ 100

Figura 84. Botón de detención y test de mensaje en la pantalla. ................................................ 100

Figura 85. Flujograma de ejecución del botón fin de grabación................................................. 101

Figura 86. Botón de reinicio y test de mensaje en la pantalla. .................................................... 101

Figura 87. Flujograma de ejecución del botón de reinicio.......................................................... 102

Figura 88. Funcionamiento módulo de almacenamiento ............................................................ 102

Figura 89. Archivo de texto generado por el módulo de almacenamiento. ................................ 103

Figura 90. Calidad de imagen (2mp). ......................................................................................... 104

xxii

Figura 91. Etapas de funcionamiento de la cámara. ................................................................... 104

Figura 92. Modelo de ciclo de conducción urbano. .................................................................... 107

Figura 93. Modelo de ciclo de conducción interurbano. ............................................................ 108

Figura 94. Módulo de almacenamiento de datos on-board. ........................................................ 108

Figura 95. Socket parte inferior izquierda .................................................................................. 111

Figura 96. Pantalla de inicio. ...................................................................................................... 112

Figura 97. Mensaje de sincronizando en la pantalla. .................................................................. 112

Figura 98. mensajes en la pantalla al presionar los botones de acción. ...................................... 113

Figura 99. Pestaña de guía y configuración de la interfaz. ......................................................... 114

Figura 100. Path de selección de la carpeta de fotos. ................................................................. 114

Figura 101. Path de selección del archivo txt. ............................................................................ 115

Figura 102. Herramienta de filtrado por hora. ............................................................................ 115

Figura 103. Gráfica mixta (ventana gestión del motor). ............................................................. 116

Figura 104. Ventana gráficas comparativas. ............................................................................... 116

Figura 105. Ventana del simulador. ............................................................................................ 117

Figura 106. Ventana del visualizador de imágenes. ................................................................... 117

Figura 107. Ventana de la tabla de datos en labview. ................................................................. 118

xxiii

ÍNDICE DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Causas de accidentes de tránsito. ...................................................................................... 7

Tabla 2. Distribución de pines conector obdii estandarizado. ...................................................... 11

Tabla 3. Protocolos de vehículos utilizados como taxis en ibarra. ............................................... 13

Tabla 4. Lista de pids obdii. .......................................................................................................... 14

Tabla 5. Funciones programa arduino. ......................................................................................... 24

Tabla 6. Tipos de datos en arduino. .............................................................................................. 25

Tabla 7. Comandos programables en arduino............................................................................... 25

Tabla 8. Ejemplos de librerías en arduino .................................................................................... 26

Tabla 9. Datos técnicos de la placa arduino mega 2560. .............................................................. 47

Tabla 10. Lista de pines usados por la pantalla tft 3.2” ................................................................ 49

Tabla 11. Conexiones del receptor gps ubx-m8030ka. ................................................................. 51

Tabla 12. Descripción de pines de la cámara ov2640. .................................................................. 53

Tabla 13. Pines en arduino usados para detectar cada marcha. .................................................... 56

Tabla 14. Lista de pines programados en arduino para los botones de operación. ....................... 61

Tabla 15. Formato trama de datos de módulo de almacenamiento ............................................... 74

Tabla 16. Unidades de los datos obtenidos por el módulo de almacenamiento ........................... 79

Tabla 17. Comparación de valores del módulo de almacenamiento. ........................................... 96

Tabla 18. Botones de operación .................................................................................................... 98

Tabla 19. Tabulación de datos almacenados y sus unidades ...................................................... 105

Tabla 20. Hábitos de conducción ................................................................................................ 106

xxiv

ÍNDICE DE ABREVIATURAS

ATMEL Compañía desarrolladora de microcontroladores.

CAN Protocolo de comunicación desarrollado por Bosch.

CKP Sensor de posición del cigüeñal.

DC Corriente continua.

ECT Sensor de temperatura del motor.

ECU Unidad de control electrónico.

EEPROM Memoria borrable y programable eléctricamente.

GND Conexión a tierra (Ground).

GPS Sistema de posicionamiento global.

IAT Sensor de temperatura del aire de admisión.

IDE Entorno de desarrollo integrado.

I2C Bus de datos serial.

ISO Siglas de la Organización Internacional de Estandarización.

JPG Formato de imágenes.

KB Kilobytes.

LCD Pantalla de cristal líquido.

MAF Sensor de flujo de aire.

MAP Sensor de presión de aire de admisión.

MISO Salida de datos esclavo y entrada al master.

MOSI Salida de datos master y entrada al esclavo.

NTC Coeficiente térmico negativo.

xxv

OBDII Siglas del sistema de diagnóstico a bordo en vehículos segunda generación.

PID Mecanismo de control codificado por retroalimentación.

PTC Coeficiente térmico positivo.

RPM Revoluciones por minuto.

RX Línea de lectura y recepción de datos en serie.

SAE Siglas de la Sociedad de Ingenieros Automotrices.

SCK Envío de pulsos sincronizados.

SCL Reloj del SPI.

SDA Línea de datos serial.

SPI Bus de interfaz periférico.

SRAM Memoria estática de acceso aleatorio.

TFT Transistor de películas finas.

TPS Sensor de posición de la mariposa de aceleración.

TX Línea de trasmisión y escritura de datos en serie.

TXT Formato de archivos de texto.

USB Bus de conexión universal en serie.

UTC Tiempo universal coordinado.

V Voltios.

VI Instrumento Virtual en Labview.

5V Voltaje de alimentación soportado.

1

CAPÍTULO I

1. Contextualización del problema.

1.1 Antecedentes.

La carrera de Ingeniería en Mantenimiento Automotriz de la Universidad Técnica Del Norte

desde sus inicios ha formado estudiantes en todos los aspectos técnicos necesarios para su

desarrollo profesional en el campo laboral, pero sin dejar de lado el aspecto social, creando

conciencia acerca de los problemas que guardan relación directa con el campo automotriz como

son: la contaminación y los accidentes de tránsito a los que se tienen que dar solución lo más

pronto posible. Si bien la tecnología Automotriz ha ido avanzando en lo que tiene que ver con

reducción de contaminación, confort y seguridad, no se da apertura total ya que existen

conflictos de intereses que retrasan este proceso por ello no se lo difunde de manera correcta y su

implementación va a pasos muy lentos.

Los aumentos considerables de accidentes vehiculares de unidades de taxis para el transporte

urbano, ha llegado a ser un problema muy común entre la población que usa este sistema de

transporte para movilizarse hacia los diferentes destinos dentro de la provincia, por esta razón es

necesario realizar un monitoreo y seguimiento diario de todos los parámetros que puedan afectar

a un buen funcionamiento del motor del taxi y así de esta manera disminuir el porcentaje de

accidentes de tránsito por fallas mecánicas del vehículo o impericia del conductor.

Actualmente las cooperativas de taxis de Ibarra y del resto del país no cuentan con un

dispositivo que almacene información de funcionamiento del vehículo. Esta información es de

gran utilidad para determinar condiciones de manejo, causas accidentes de tránsito, etc.

1.2 Planteamiento del problema.

Al momento se cuenta con herramientas e instrumentos de medición de parámetros de

funcionamiento de la parte electrónica de un vehículo, pero no se posee una herramienta que

permita obtener y almacenar esta información. Al no contar con un dispositivo que almacene

estos datos de funcionamiento del vehículo, no se puede dar seguimiento y control a las unidades

de taxi.

2

Los datos obtenidos de este dispositivo pueden ser utilizados para determinar el desempeño

del vehículo, condiciones de manejo e incluso puede servir al personal que realiza peritajes para

determinar las causas por las que se produjo un accidente.

1.3 Formulación del problema.

¿Cómo implementar un módulo on-board que almacene datos de funcionamiento del vehículo,

mediante Arduino-Labview para taxis?

1.4 Delimitación.

1.4.1 Temporal.

Este proyecto se llevará a cabo durante el periodo académico correspondiente al mes de junio

del 2015 hasta el mes de febrero del 2017.

1.4.2 Espacial.

Este proyecto se llevará a cabo en la provincia de Imbabura, ciudad de Ibarra.

1.5 Objetivos.

1.5.1 Objetivo General.

Implementar un módulo que almacene de manera sincronizada los datos de gestión

electrónica del vehículo (ECU), GPS y registro fotográfico, para su aplicación en

taxis, mediante las plataformas Arduino – Labview.

1.5.2 Objetivo específico.

Diseñar un módulo de adquisición y almacenamiento de datos gestión electrónica,

posición de marcha y estado de freno mediante la plataforma Arduino Mega.

Integrar un sistema GPS para proporcionar datos de ubicación y ruta, además de una

cámara que permita obtener un registro fotográfico de viaje.

Desarrollar una interfaz mediante el Software Labview que permita al usuario

visualizar y analizar los datos obtenidos de manera sincronizada y en tiempo real.

3

1.6 Justificación.

Este proyecto permite la implementación de un módulo de almacenamiento de datos on board

para taxis, para la recolección y almacenamiento de datos de funcionamiento del motor, posición

de marcha y estado de freno. Facilitando a los dueños de taxis realizar un seguimiento y control

de sus unidades.

1.7 Tipo de Investigación.

Para el presente proyecto se hace uso tanto de la investigación tecnológica, así como de la

investigación bibliográfica.

1.7.1 Investigación Tecnológica.

Este proyecto considera este tipo de investigación debido a que utiliza varios elementos

tecnológicos para construir e implementar este módulo de almacenamiento de datos on-board

para taxis. Se hace uso de equipos, herramientas y elementos tecnológicos existentes en el

mercado para darles una nueva aplicación como lo es este módulo, así mismos programas como

el que se requiere para programar la placa y el que servirá como interfaz para el usuario donde

podrá visualizar toda la información recolectada por el módulo.

1.7.2 Investigación Bibliográfica.

Parte importante de este proyecto es este tipo de investigación bibliográfica, debido a que se

recurre a libros y manuales para poder recolectar la información necesaria para realizar su

fundamentación teórica y el uso de los programas de Arduino y Labview, de la misma forma

cada equipo y herramienta poseen documentos que provee de información acerca de sus

características e instrucciones de operación. Incluso herramientas como el internet permiten

recolectar información como conceptos y definiciones empleados en el presente proyecto. Todas

estas fuentes mencionadas permiten profundizar en los conocimientos de programación,

utilización y sustentar su base teórica.

1.8 Métodos.

Así mismo este tipo de investigación cuenta con métodos empleados para su desarrollo como

lo son: diseño, método analítico- sintético, programación, implementación, prueba-error.

4

a) Diseño. - Para realizar el Módulo de almacenamiento de datos on-board, se requiere

tener un concepto e ideas claras de cómo será cuando haya culminado, así también

que cosas necesita para hacerlo. Todo esto cabe dentro de la etapa de diseño.

b) Método analítico-sintético. – Este método se aplica ya que se requiere sustentar las

bases teóricas y los conocimientos haciendo uso de fuentes de información como:

libros, manuales, internet y todo aquello que proporcione información útil para este

proyecto.

c) Programación. - Para que un módulo de estas características pueda recabar toda la

información que se requiere, se debe declarar todas estas instrucciones de

funcionamiento a través de un método de programación adecuado.

d) Implementación. - Si se toma en cuenta que este es un módulo creado para un tipo

de vehículo en este caso taxis, se debe buscar la forma de cómo integrarlo a ese

vehículo.

e) Prueba-error. – Una vez culminadas las anteriores etapas, se requiere poner a prueba

el módulo, para conocer si el módulo es capaz de receptar, procesar y almacenar la

información tal como se prevee que lo haga. En caso que ocurra algún fallo se debe

corregir y continuar con las pruebas, hasta que se garantice su correcto

funcionamiento.

1.9 Técnicas e instrumentos.

En el presente proyecto se emplearon técnicas como:

a) Adaptación. – Esta técnica se emplea puesto que todos los equipos usados requieren ser

modificados para que puedan integrarse y trabajen conjuntamente, pasando a conformar

lo que viene a ser el módulo. De la misma manera en el vehículo que se pretende

implementarlo se requiere realizar unas pequeñas modificaciones.

b) Análisis de datos. – Todos los datos obtenidos a través de este deben ser analizados para

comprobar si cumplen con el objetivo para el cual fue diseñado el módulo.

c) Pruebas de funcionamiento. – El módulo debe ser puesto a prueba en reiteradas

ocasiones en busca de errores que puedan afectar su funcionamiento correcto. De

encontrar fallos se debe tomar los correctivos respectivos.

5

CAPÍTULO II

2. Marco Teórico.

2.1 Transporte y movilidad.

La movilidad se entiende el deseo o necesidad de una persona de moverse de un lugar a otro.

La cual debe ser satisfecha ya que se considera un derecho de cada ciudadano y esta no debe

repercutir negativamente en la calidad de vida ni en el desarrollo económico, cultural y educativo.

Por ello el transporte como tal es imprescindible dentro de una sociedad y el desarrollo de sus

actividades económicas.

Conforme siga incrementándose la población seguirá tomando mayor importancia, por ello se

hace necesario contar con sistemas de transporte complejos y adaptados a las necesidades para

garantizar la movilidad de las personas y mercancías de una forma económica, eficientemente y

segura.

El transporte no es necesario a nivel elemental de subsistencia. Si no que surge con el

desarrollo económico y social de la comunidad y los países, por ello el volumen de transporte

crece imparablemente. Pero esto no asegura su existencia, si no que deberá hacerlo con calidad y

a costo competitivo. (Torres Mikel, 2013)

2.1.1 Servicio de taxi.

Denominado aquel vehículo de servicio de alquiler, utilizado para el transporte de un grupo

máximo de 4 personas en diferentes rutas urbanas y rurales. Los sitios en el cual el vehículo

recoge y finaliza su carrera se encuentran determinadas por el cliente, y de esta manera se

determina el costo del viaje mayormente por sistema con taxímetro o por el contrario por criterio

del conductor (Figura 1.).

6

2.2 Análisis y determinación de causas de accidentes de tránsito.

El análisis para determinar las causas de un accidente de tránsito se entiende como la

necesidad de identificar una serie de eventos que han estado presentes y conllevan a un incidente

o accidente vehicular. De esta manera investigar y optar por seleccionar las medidas correctivas

eficientes para evitar la manifestación y repetición de consecuencias más graves.

El análisis permite con una muy elevada fiabilidad conocer cómo aconteció el suceso y sus

causas reales, el cual es el objetivo primordial del análisis ya que con el parte policial realizado

del accidente no se alcanza la severidad del suceso. Proporciona de igual manera a las entidades

encargadas de la movilidad fomentar su base para conocer la probabilidad de repetición y la

gravedad potencial de los daños ocasionados tanto materiales como humanos y de esta manera

considerar los factores tiempo y dinero que será invertidos para la implantación de medidas

correctivas para disminuir los accidentes.

Figura 1. Vehículo tipo taxi.

7

Fuente:(Diario el Norte,2016)

2.2.1 Causas de accidentes de tránsito.

La entidad encargada de la movilidad determina una agrupación de causas entre las cuales

cabe destacar 3 principales: imprudencia, irrespeto a las señales de tránsito y otras causas

importantes. Como se puede observar en la tabla a continuación.

Tabla 1. Causas de accidentes de tránsito.

*POR IMPRUDENCIA

Del conductor

De los pasajeros

Del peatón

*IRRESPETO DE SEÑALES DE TRÁNSITO

Luz roja-amarilla (semáforo)

Señal del vigilante

Disco pare

Prohibiciones de giros en U

Prohibiciones de ingreso

*OTRAS CAUSAS IMPORTANTES

Exceso de velocidad

Estado de embriaguez

Impericia

Figura 2. Vehículo accidentado.

8

Órgano de seguridad en mal estado

Casos fortuitos

Distracción

Causas desconocidas

Otros

Fuente:(ANT,2016)

2.3 Módulos de almacenamiento.

Los módulos de almacenamiento de datos son dispositivos plug and play que guardan datos a

través de la interacción entre un fenómeno físico o eléctrico y un software. Este facilita el

acondicionamiento de las señales obtenidas y en algunos casos convierte la señal de analógica a

digital para poder ser monitoreada más fácilmente por el software controlador que posee el

computador, las recibe y las almacena en la memoria del módulo de almacenamiento de datos.

Estos dispositivos pueden ser de 2 tipos:

Sin comunicación

Trasmisión de datos directa.

2.3.1 Dispositivos pasivos sin comunicación.

Poseen un funcionamiento similar al de una caja negra de un avión. Se instalan en el vehículo

y almacenan cada cierto intervalo de tiempo programable. Recogen datos de ubicación, rumbo y

velocidad del vehículo, indicando la fecha y hora. Estos datos son analizados posteriormente

cuando el vehículo regresa y deben ser descargados directamente del dispositivo debido a que no

tienen comunicación directa con el centro de control.

2.3.2 Módulos de almacenamiento con sistemas de control y monitoreo.

Estos módulos permiten la captura, registro y monitoreo de la cualquier variable del vehículo

en tiempo real. Lo cuales permiten mejorar la eficacia y eficiencia en el transporte ofreciendo

seguridad y confort a los usuarios. Para ello hacen uso de comunicaciones remotas para la

trasmisión de datos tales como: GSM, GPRS, UMTS, HSDPA, WIFI.

9

2.3.3 Módulos de almacenamiento en el mercado.

a) Drive Right 600e. - Es una herramienta de gestión de flota para toda clase de vehículos.

Trabaja con 2 dispositivos para obtener y almacenar la información, el drive Right y el

carchip fleet. El carchip fleet va montado en el conector OBD II y puede acceder a todos

los datos de gestión del motor, mientras que el drive Right se encargará de los registros

de tiempo.

b) TTX Data logger. - Este módulo de almacenamiento es utilizado por Audi para la

grabación de datos, así como el análisis de fallos durante las pruebas de funcionamiento.

Este dispositivo cumple con los criterios para un registrador de datos de automoción.

Tales como la facilidad de uso, así como la flexibilidad por medio de una amplia gama de

interfaces y acompañado de un software completo adecuado para entornos de automoción.

c) Cosmos. - Este es un sistema de almacenamiento y monitoreo On board que trabaja

conjuntamente con el sistema Atenea para trasmitir los datos en tiempo real. Destinado a

cubrir una gran cantidad de necesidades, capaz de adaptarse a cada aplicación y proyecto

en particular. Permite supervisar los parámetros del vehículo, registrar y almacenar esta

información en bases de datos gestionadas. Este sistema se lo ha puesto en prueba en

algunos países para monitorear como son las condiciones de manejo de cada conductor y

en base a eso se les realiza el pago del salario.

2.4 Sistema OBDII

La sigla “OBD” se refiere al autodiagnóstico e informe de los diferentes parámetros de

funcionamiento electrónico de un vehículo. Este sistema de diagnóstico a bordo brinda una

ayuda fundamental tanto al propietario como a técnicos de taller de reparación de vehículos a

conocer condiciones y estados de los sistemas del vehículo. Este sistema de diagnóstico a bordo

ha estado sujeto a varios cambios para mejorar su estructura en cuanto a su funcionamiento.

Ahora implementa puertos de comunicación digital de 16 pines para la obtención de datos de

funcionamiento del vehículo en tiempo real, integrando también la función de presentar una serie

de códigos de fallos de diagnóstico estandarizados para todas los de vehículos, para permitir

identificar el fallo presentado en el vehículo sin la necesidad de herramientas y softwares

10

específicos para cada marca automotriz. En el caso de presentar algún fallo informa al conductor

a través de la luz de advertencia (check-engine) para que se tomen los correctivos necesarios.

2.4.1 Conector OBDII.

La ubicación de este conector en la mayoría de los vehículos se encuentra dentro del

habitáculo, para facilitar la conexión de un implemento de diagnóstico automotriz y evitar

inconvenientes con otros sistemas del motor al momento de realizar el análisis de fallos.

Normalmente el conector OBDII suele encontrarse ubicado en la zona de los pies del conductor

(Figura 3.), en la parte central del tablero, e incluso en la gaveta del tablero del vehículo.

2.4.2 Tipos de conectores y distribución de pines.

Para los conectores OBDII se ha determinado especificaciones dentro de la norma SAE J1962,

la cual ofrece 2 interfaces estandarizadas distintas denominadas “Conector Tipo A” y “Conector

Tipo B” ambos de tipo Hembra de 16 pines, ubicados en dos filas, cada una de 8 pines separadas

por una ranura a excepción de la “Tipo B” la cual posee la ranura con un espacio en medio que la

separa. Por esta diferencia un conector de “Tipo A” no se puede colocar en un conector de

diagnóstico “Tipo B”, pero si se puede colocar un conector “Tipo B” en un “Tipo A”. El

conector “Tipo A” es utilizado en aquellos vehículos que utilizan corriente de 12V mientras que

el conector “Tipo B” es utilizado para vehículos con corriente de trabajo de 24V y posee una

coloración azul (Figura 4.).

Figura 3. Ubicación del conector OBDII de 16 pines.

11

Figura 4. Tipos de conectores OBDII según SAE.

Cada marca hace uso de manera distinta de estos pines, aunque tampoco hace uso de todos ellos.

Los únicos pines que son comunes entre los distintos protocolos son los que corresponde a tierra

pines (4,5) y el de alimentación en el pin 16. La especificación SAE J1962 define los pines de

salida de los conectores de la siguiente manera como se ve en la (Tabla 2)

Tabla 2. Distribución de pines conector OBDII estandarizado.

Fuente: (SAE)

Pin 1 Reservado para el fabricante.

Pin 2 J1850 Bus+.

Pin 3 Reservado para el fabricante

Pin 4 Tierra chasis

Pin 5 Tierra señal.

Pin 6 Can/ High, J-2284.

Pin 7 Línea K, ISO 9141-2 y ISO/DIS 14230-4

Pin 8 Reservado para el fabricante.

Pin 9 Reservado para el fabricante

Pin 10 J1850 Bus-.

Pin 11 Reservado para el fabricante.

Pin 12 Reservado para el fabricante.

Pin 13 Reservado para el fabricante.

Pin 14 Can/Low, J2284-4.

Pin 15 Línea L, ISO 9141-2 y ISO/DIS 14230-4.

Pin 16 Alimentación batería.

12

2.4.3 Protocolos de comunicación.

La forma en que cada marca hace uso de los pines del conector define varios protocolos con

distinta forma de decodificar la información obtenida por el sistema. Existe variedad de

protocolos que solo son variaciones, sin embargo, entre los más importantes tenemos los

siguientes:

a) ISO 9141-2. - Lo usan la mayoría de vehículos asiáticos y europeos, e incluso Chrysler.

El tipo de dato enviado en este protocolo es asíncrono de una sola dirección en el cual se

envían datos sin previo aviso y el receptor debe estar preparado para aceptar los datos. En

este protocolo se hace uso del pin 5 (tierra) ,16 (batería) y 7 (datos).

b) ISO 14230. - Este es el protocolo estándar de la norma europea EOBD, principalmente

usado por Renault y descendientes de Opel comercializados por GM. Usa los pines 5

(tierra), 16 (batería), 7 (datos 1) y 15 (datos 2).

c) SAE J1850 VPW. - Usado por la marca automotriz GM en todos sus vehículos. Donde el

ancho del pulso es siempre variable con un ralentí bajo y un voltaje máximo de 7v. Los

pines usados en este protocolo son 5 (tierra) ,16 (batería) y 2 (datos).

d) SAE J1850 PWM. - Lo usa exclusivamente Ford en sus modelos OBDII, este protocolo

encontramos una modulación de ancho de pulso que no se puede variar a nuestro gusto

como el VPW. Soporta un voltaje de 5v al igual que el resto de protocolos OBDII. Los

pines usados en este protocolo son 5 (tierra).16 (batería), 2 (datos1) y 10 (datos2).

e) CAN (ISO 15765). - Este es la variación del protocolo ISO con la adicción e

intercomunicación del sistema CAN-bus aplicada en gran variedad de vehículos asiáticos

y europeos. Usa los pines 5 (tierra), 16 (batería), 6 (datos high) y 14 (datos low).

2.4.4 Protocolos de vehículos tipo taxi de la ciudad de Ibarra.

En la ciudad de Ibarra existe una gran variedad de vehículos utilizados como taxis y cada una

posee un protocolo de comunicación diferente. Las marcas de vehículos más comunes en la

ciudad de Ibarra son: Kia, Hyundai, Chevrolet, Nissan, y en menor cantidad Renault, Mazda,

Toyota, Greatwall. A continuación, se muestra una tabla de los vehículos utilizados como taxis y

su protocolo de comunicación.

13

Tabla 3. Protocolos de vehículos utilizados como taxis en Ibarra.

Marca Modelo Protocolo de comunicación

Chevrolet

Aveo ISO 14230

Spark ISO 14230

Optra ISO 14230

Sail ISO 14230

KIA

Xcite ISO 9141_2

Rio ISO 9141_2

Stylus ISO 9141_2

Cerato ISO 9141_2

Nissan

Sentra ISO 9141_2

Almera ISO 9141_2

Hyundai

Accent ISO 9141_2

Elantra ISO 9141_2

I10 ISO 9141_2

Mazda

Alegro ISO 9141_2

3 ISO 9141_2

Renault Sandero ISO 14230

Toyota Yaris ISO 9141_2

Greatwall C30 ISO 9141_2

2.4.5 Datos de diagnóstico disponibles OBDII.

OBDII permite tener el acceso a todos los datos del módulo de control del motor (ECU) y así

tener una fuente de información muy concreta para lo solución de problemas presentado en los

vehículos. La norma SAE J1979 ha definido códigos para la obtención de datos de diagnóstico

de la ECU y los parámetros estándar de funcionamiento. SAE J1979 pone a disposición una lista

de parámetros determinados con números de identificación denominados PID.

La lista de PIDs que presenta la norma SAE J1979 es muy numerosa, pero dentro de ella se

presenta una lista básica de PIDs para el funcionamiento de un motor de inyección electrónica

convencional en la cual se determina su código, función y fórmula para convertirlo en una señal

14

a la salida del conector OBDII. Los fabricantes de automotores no tienen la obligación de poner

a disposición todos los PIDs que determina la norma SAE J1979, ya que esto permite tener el

acceso a datos del sistema en tiempo real, por tal motivo son ellos los que determinan que PIDs

permitirán obtener la información mediante el conector OBDII.

2.4.6 PIDs del sistema OBDII.

Los PIDs se definen como códigos empleados para la obtención de datos del vehículo. Estos

códigos son muy útiles ya que se utilizan como la herramienta de diagnóstico fundamental en el

proceso de reconocimiento del fallo electrónico presentado. La norma SAE J1979 dispone de una

lista grande de PIDs. Cada fabricante de automotores puede agregar muchos más PIDs ya que

poseen códigos de sensores colocados en una marca especifica de vehículos.

Cualquier técnico automotriz puede hacer uso de un implemento de diagnóstico que tenga

conexión OBDII para el vehículo, y gracias a esta herramienta acceder a los PIDs, en este caso el

no podrá ver que código corresponde a cada PID, sino poder observar solo el nombres y valores

de PIDs. La tabla presentada a continuación muestra todos los PIDs estándar que envían

información a través del conector OBDII según la norma SAE J1979. Cada PID posee su

codificación, conjuntamente con la información acerca de cómo se genera la conversión para la

obtención de valor de señal de cada sensor (Tabla 4.).

Tabla 4. Lista de PIDs OBDII.

PID

(hex)

Data

bytes

Descripción Min

valor

Max

valor

Unida

des

Fórmula

04 1 Carga del motor 0 100 [%] A*100/255

05 1 Temperatura del

motor

-40 215 [°C] A-40

0A 1 Presión de

combustible

0 765 [kPa] A*3

0B 1 MAP 0 255 [kPa] A

0C 1 RPM 0 16383 [min-1

] ((A*256)+B)/4

15

0D 1 Velocidad del

vehículo

0 255 [km/h] A

0E 1 Tiempo de

avance

-64 63.5 [%] (A-128)/2

0F 1 Temperatura del

aire de admisión

(IAT)

-40 215 [°C] A-40

10 1 Flujo de aire de

admisión (MAF)

0 655.35 [g/s] ((A*256)+B)/100

11 1 Posición de la

mariposa de

aceleración

0 100 [%] A*100/255

2D 1 EGR error -100 99.22 [%] (A-128)100/128

2E 1 EVAP 0 100 [%] A*100/255

2F 1 Nivel de

combustible

0 100 [%] A*100/255

42 1 Voltaje del

módulo de

control

0 65.53 [V] ((A*256)+B)/1000

43 1 Valor de carga

absoluta

0 25.700 [%] ((A*256)*100)/25

5

46 1 Temperatura

ambiente

40 215 [°C] A-40

4C 1 IAC 0 100 [%] A*100/255

52 1 % de etanol en

el combustible

0 100 % A*100/255

59 1 Presión del riel

de combustible

(absoluta)

0 655.350 [kPa] ((A*256)+B)*10

5B 1 Estado de la 0 100 [%] A*100/255

16

batería hibrida

5C 1 Temperatura de

aceite del motor

-40 210 [°C] A-40

5D 1 Tiempo de

inyección del

combustible

-210 301.99 [°] (((A*256)+B)-

26680/128

5E 1 Consumo de

combustible

0 3212.75 [l/h] ((A*256)+B)*0.55

61 1 % Torque del

motor

-125 125 [%] A-125

62 1 % Torque del

motor actual

-125 125 [%] A-125

Fuente: (Norma SAE J979)

2.5 Sistema GPS.

El GPS es un sistema de satélites que permite determinar la posición de cualquier objeto las

24 horas del día, en cualquier lugar del mundo en cualquier condición climática. Consiste en un

conjunto de 24 satélites que rodean la tierra y envían señales de radio a la superficie y que

cualquier receptor GPS puede captar estas señales para calcular su posición con un error máximo

de 15 metros producidos por ruidos, desajustes, dilución geométrica, disponibilidad selectiva y

retrasos atmosféricos.

2.5.1 Modo de operación de un sistema GPS.

El modo de operación de este sistema se basa en la medición de la distancia entre el receptor

y el conjunto de satélites. Cada satélite envía permanentemente su posición exacta con respecto a

la tierra, de este modo el receptor puede usar la posición del satélite para determinar la posición

del mismo. De esta forma si se conoce la distancia y la posición del satélite, se puede trazar un

circulo imaginario en la superficie de la tierra dentro del cual se encuentra el receptor, si

tomamos tres círculos de posición de otros tres satélites distintos, estos círculos se interceptan

formando una zona en cuyo centro se encuentra el receptor. (Arnalich Santiago; Urruela Julio,

2012)

17

Esta situación puede expresar de 2 formas:

a) Situación en dos dimensiones (2D). - Esta situación solo permite conocer la longitud y

latitud del receptor. Este modo de determinar la situación con los círculos de posición de

3 satélites solo es posible cuando se conoce la altura, lo cual solo se produce a nivel del

mar. Sin embargo, en la mayoría de situaciones no se conoce la altura para poder

determinar la posición. En este caso se requiere establecer un posicionamiento en tres

dimensiones para determinar la posición.

b) Situación en tres dimensiones (3D). - Los 3 satélites que bastaban para determinar una

situación de dos dimensiones, no son suficientes para indicar la posición cuya altura no se

conoce. Entonces se requiere un cuarto satélite que situé al receptor en tres dimensiones:

latitud, longitud y altitud. El tiempo empleado para que la señal llegue al receptor define

una esfera alrededor del satélite, en alguna parte de dicha esfera se encuentre el receptor,

el segundo satélite define otra esfera y la intercepción de estas dos esferas define un

circulo en el cual se halla el receptor, este círculo se intercepta con la esfera de un tercer

satélite determinando 2 puntos de referencia. Dada esta situación el receptor requiere la

intervención de un cuarto satélite que le permita eliminar uno de los puntos y ajustar el

reloj, permitiendo que la intersección de las 4 esferas defina un volumen lo más reducido

posible.

2.5.2 Receptores GPS.

Dentro del mercado existen gran variedad de receptores GPS. Los avances realizados en

circuitos integrados y métodos de producción, han hecho que pasemos de grandes unidades a

receptores cada vez más pequeños, más potentes y con amplias características con lo que

podremos elegir el que mejor se adapte a nuestras necesidades. Estos receptores son capaces de

detectar, receptar, decodificar y procesar las señales que reciben de los satélites permitiéndole

determinar la posición de cualquier objeto en cualquier parte del mundo (Figura 5). Existen dos

tipos de receptores:

a) Fijos. – Son aquellos que se instala en cualquier clase de vehículos.

b) Portátiles. – los portátiles pueden ser tan pequeños como un celular y se lo puede llevar a

cualquier lugar.

18

Fuente:(Arnalich Santiago; Urruela Julio, 2012)

2.5.3 Tipos de datos que puede proporcionar un sistema GPS.

a) Posición. - Determinar la posición es la función principal de un sistema GPS, el cálculo

del mismo se lo realiza mediante triangulación, para ello se toma el valor de 3 puntos

fijados como referencia. Los 3 valores corresponden a la distancia del receptor respecto

del satélite 1, la distancia del satélite 1 respecto al satélite 2 y la distancia del satélite 2

respecto al satélite 3. Cada uno forma una circunferencia de rango y cuya intersección

determina la posición del receptor. La precisión de la posición varía según el tipo de

filtrado y los algoritmos de posicionamiento utilizados por el receptor. Algunos

receptores pueden usar la información de más satélites con el fin de precisar sus cálculos

y eliminar aquellos datos poco precisos.

b) Velocidad. - La velocidad de desplazamiento en un sistema GPS se puede hacer de

varias maneras. El método más común y sencillo consiste en calcular la velocidad con los

valores de dos mediciones sucesivas de la posición. Este método posee un error medio de

3.5 km/h que afecta a todos los receptores, introducido por la restricción de la

disponibilidad selectiva. El segundo método hace uso del efecto Doppler que consiste en

el desfase de la frecuencia de las señales recibidas en función de la velocidad relativa del

receptor respecto del satélite. Este método es más preciso, sin embargo, mucho dependerá

de la calidad del receptor. La mayor parte de receptores utilizan una combinación de

ambos métodos para obtener un dato de mayor precisión.

c) Hora y fecha. - El receptor GPS puede determinar la hora y fecha si se conoce la

posición geográfica exacta del receptor, tomando la señal de los satélites los cuales son

Figura 5. Receptor GPS.

19

monitoreados y ajustados desde las estaciones de control terrestres. Al conjunto de relojes

de los satélites y estaciones se los denomina reloj compuesto (C.C), el error de precisión

de este conjunto es inferior a un microsegundo.

a) Latitud, longitud y altitud. – Cada satélite informa permanentemente su posición

respecto de la tierra. De este modo al ubicar al receptor en la zona de intersección de las

esferas de posición de los satélites, podrá calcular cuáles son sus coordenadas respecto a

la superficie de la tierra. La altitud se determina con el tiempo que tarda en llegar la señal

desde el satélite al receptor.

2.6 Arduino.

Es una plataforma electrónica que posee hardware y software de código abierto para múltiples

aplicaciones y usos. Esta placa es capaz receptar señales de entrada desde una variedad de

sensores y puede ser utilizado para controlar una serie de dispositivos. Consta básicamente de un

circuito impreso que contiene un microcontrolador de la marca ATMEL, el microcontrolador de

la placa se programa usando el software provisto por los mismos desarrolladores de la esta placa,

el cual usa un lenguaje C++. Por medio de este dispositivo se pueden crear un sinnúmero de

aplicaciones interactivas, obtener datos y enviar comandos.

Arduino es una plataforma electrónica y de programación en arquitectura abierta con amplia

gama de aplicaciones en ciencias exactas e ingeniería. Hoy en día Arduino se considera una

poderosa herramienta tecnológica en la industria, universidades y centros de investigación.

(Cortez, Fernando; Monjaraz Jaime, 2015).

Fuente:(Arduino store, 2015)

Figura 6. Placa Arduino Mega.

20

2.6.1 Hardware.

Esta placa es una sencilla, así como versátil plataforma con entradas y salidas tanto analógicas

como digitales, cuyo elemento principal es el microcontrolador Atmega 328 integrado, un chip

sencillo y barato, que hace que esta placa sea muy utilizada para llevar a cabo una gran cantidad

de proyectos y aplicaciones en diferentes campos. Para usar este tipo de placas se tiene que

seleccionar de acuerdo a los requerimientos de la aplicación que se le quiere dar, puesto que

existen gran variedad de placas que se diferencian por la cantidad de pines y la velocidad de

procesamiento.

2.6.1.1 Entradas y salidas.

Según la aplicación que se le quiera dar, hay disponibles placas con mayor número de pines

programables y prestaciones, en este caso se toma como referencia la placa Arduino Mega. Esta

placa posee los siguientes pines programables:

a) Pines digitales. - Esta placa posee 14 pines digitales los cuales son alimentados con 5v.

Cada pin puede proporcionar o recibir un máximo de 40 mA y poseen una resistencia pull

up (desconectada por defecto) de 20-50 kΩ.

b) Pines analógicos. - También poseen 6 pines PWM (modulación por ancho de pulsos) de

lectura y escritura analógicas. Mediante estas entradas se puede obtener señales de

sensores en forma de variaciones continuas de voltaje. Estas señales son trasladadas a un

conversor analógico/digital de 10 bits.

c) RX y TX. - Estos pines tienen unas funciones especiales que son las de trasmitir datos

TTL en serie, estos pines están conectados a los pines correspondientes del chip FTDI

USB-a-TTL serie.

2.6.1.2 Alimentación.

Esta placa puede ser alimentado a través del puerto USB o puede provenir de una

alimentación externa desde un adaptador de AC y DC e incluso desde una batería. Pero el

suministro a la placa no debe exceder los 12 v. Si se usa más de 12 V, el regulador de tensión

puede sobrecalentarse y dañar la placa. El rango recomendado es de 7 a 12 voltios. Los pines de

alimentación son los siguientes:

21

a) VIN. - Este pin se puede usar si la tensión de entrada a la placa Arduino va a ser

suministrada desde una fuente de alimentación externa.

b) 5V. - Este pin se lo utiliza para el suministro regulado de energía usado para alimentar al

microcontrolador y otros componentes de la placa. Este puede venir o desde VIN a través

de un regulador en la placa, o ser suministrado por USB u otro suministro regulado de 5

V.

c) 3V3. - Este pin proporciona un voltaje de 3.3 V generado por el chip FTDI de la placa.

La corriente máxima es de 50 mA.

d) GND. - Este pin corresponde a la masa o tierra requerida para cerrar el circuito.

e) Entrada de fuente de alimentación. - Permite conectar un adaptador a la placa el cual

puede recibir un voltaje de 7 a 12v DC.

2.6.1.3 Memoria.

La placa Arduino Mega posee un microcontrolador ATMEGA 328 en un circuito integrado de

alto rendimiento con 268 KB de memoria con la capacidad de leer mientras escribe. La memoria

dentro de la placa se distribuye en 3 tipos de memoria que cumple varias funciones, además se

puede adicionar memoria extra a través de módulos o pics SD. Los tipos de memoria son los

siguientes:

a) Memoria Flash. - Esta memoria está destinada para almacenar el código y la

programación, para ello se destina 256 KB de la memoria total de la placa, de los cuales 8

KB se usan para el arranque del dispositivo.

b) Memoria SRAM (Static Random Access Memory). - Está viene a ser una memoria de

almacenaje temporal ya que solo almacenara datos mientras se mantenga alimentada sin

necesidad de refrescamiento, para esta memoria se dispone de 8 KB de la memoria total.

c) EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory). - Es una

memoria que solo puede ser borrada y programada a través de pulsos eléctricos también,

se la conoce como memoria no volátil y es que pese a ser desconectada la energía que

alimenta el dispositivo los datos almacenados en esta memoria no serán borrados y

permanecerán intactos. Esta memoria tiene destinado para su empleo 4 kb de la memoria

total. El resto de la memoria de la placa se lo emplea para el procesamiento de datos y

señales.

22

d) SD Shield. - Cuando se requiere almacenar una gran cantidad de datos, y la memoria

nativa de la placa Arduino no es suficiente. Se debe optar por una SD Shield que es un

módulo TF compatible con memoria SD y de esta manera ampliar la capacidad de

memoria.

2.6.1.4 Puerto USB y protección de sobrecarga.

Esta placa posee un módulo adaptador USB-serie que permite programar el microcontrolador

desde cualquier PC o laptop de manera más cómoda, también permite hacer pruebas de

comunicación con el propio chip. Este puerto USB además de permitir la comunicación también

sirve de fuente de suministro de energía por tanto puede sufrir sobrecargas, por esta razón

dispone de un fusible reseteable que protege tus puertos USB del ordenador de cortes y

sobrecargas. Aunque la mayoría de los ordenadores proporcionan su propia protección interna, el

fusible proporciona una capa de protección extra. Si más de 500 mA se aplican al puerto USB, el

fusible automáticamente romperá la conexión hasta que el corte o la sobrecarga sean eliminados.

2.6.2 Software.

La placa Arduino Mega y todas sus versiones vienen con un software propio proporcionado

por la empresa. Este software es de código abierto esto facilita que cualquier persona interesada

pueda acceder a él. Este software fue creado bajo la plataforma Java y basada en el

procesamiento avr-gcc. Para escribir y desarrollar un código de programación en este software se

utiliza el lenguaje C++ que es el lenguaje que utiliza este software. Para poder establecer la

comunicación entre la placa y la PC a través del puerto USB se requiere instalar los drivers para

el chip FTDI de la placa los cuales también son proporcionados por la empresa que fabricó la

placa para diferentes sistemas operativos y pueden ser descargados gratuitamente desde la web

de Arduino (Figura 7).

23

Fuente:(Arduino,2015)

2.6.3 Lenguaje de programación Arduino.

Un lenguaje de programación se entiende como un sistema de comunicación humano-

maquina a través del cual podemos indicarle a la máquina que acción tienen que lleva

r a cabo y cuál es el modo para concretarla. Entonces en el software Arduino este lenguaje

estructurado con cierta base sintáctica y semántica indicara todas las acciones que debe realizar

la placa. Para posteriormente ser grabadas en la placa.

El lenguaje utilizado para programar el microcontrolador de la placa puede ser creado

mediante librerías C/C++ o AVR C en el cual está basado. Este lenguaje permite comunicar y

programar al microcontrolador para que este realice una tarea específica. Además, el software

posee una herramienta que permite verificar el código en busca de errores antes de grabarlo en la

placa. Para ello se hace uso de varios elementos en la programación.

a) Estructura. - Básicamente esta estructura de programación de Arduino es simple,

contienen declaraciones, estamentos o instrucciones necesarias para que el programa

funcione. Para ello se hace uso de funciones, las funciones se escriben para ejecutar

tareas repetitivas y reducir el desorden y tamaño de un programa.

b) Funciones. - Una función es un bloque de código que tiene un nombre y un conjunto de

estamentos que son ejecutados cuando se llama a la función, estos se repiten o no según

el tipo de función. La declaración de una función incluye el tipo de datos que devuelve la

Figura 7. Software IDE Arduino.

24

función. Las funciones principales dentro de esta programación se muestran a

continuación (Tabla 5):

Tabla 5. Funciones programa Arduino.

Void Set up () Donde set up se encarga de recoger la configuración, es usada para

asignar el pin mode o iniciar la comunicación en serie aquí se

declara las variables que solo se ejecutara una sola vez al arrancar el

programa.

Void loop () Es un bucle que contiene el programa en si el cual se ejecutará

continuamente leyendo entradas, activando salidas, etc. Esta función

es el núcleo de todos los programas Arduino y hace la mayor parte

del trabajo.

Void

Interruption ()

Este es un bucle especial que sirve para declarar los pines de

interrupción, estos pines permiten receptar señales continuas y

simultaneas. Esto es muy útil debido a que programas similares a

este captan señales, pero las procesan en el orden que van llegando,

esto causa que se pierda una gran cantidad de datos en ese lapso de

tiempo que le toma leer la otra señal.

Sentencias

condicionales

El lenguaje de Arduino permite usar este tipo de funciones para

establecer condiciones de funcionamiento para una determinada

situación tales como if, else, while, for.

Fuente: (Arduino,2015)

c) Variables. - Una variable es una manera de nombrar y almacenar un valor numérico para

su uso posterior por el programa. Las variables son números que se pueden variar

continuamente en contra de lo que ocurre con las constantes cuyo valor nunca cambia.

Una variable debe ser declarada indicando el tipo de datos que desea almacenar (int, float,

log, min y máx.).

Una variable no solo representa un identificador o un nombre, también significa una forma de

almacenar en memoria un valor numérico para usarse después en el programa (Cortez, Fernando;

25

Monjaraz Jaime, 2015). Arduino permite manejar los siguientes tipos de datos mostrados a

continuación (Tabla 6).

Tabla 6. Tipos de datos en Arduino.

Fuente: (Reyes Cortez, Cid Monjaraz, 2015)

d) Comandos. - Además de las funciones presentadas anteriormente existen estas funciones

especiales las cuales permiten definir los pines de la placa que se usaran y cómo será su

interacción dentro de la programación. Ya sean como pines digitales o analógicos. Las

funciones usadas para definir los pines se detallan en la (Tabla 7):

Tabla 7. Comandos programables en Arduino.

Fuente: (Aranda, 2014)

int Que devolverá a un valor entero de 16 bits.

byte Almacena un valor numérico de 8 bits

long Almacena un valor numérico de 32 bits

void Es una función vacía que no devuelve ningún valor.

array Cadena de datos numéricos.

pinmode () Para configurar un pin como entrada o salida, aunque no es

necesario declarar una entrada porque esta viene dada por

defecto.

digitalwrite () Introduce un nivel alto (high) o bajo (low) en el pin

especificado ya sea como una variable o una constante.

digitalread () Lee el valor de un pin digital especifico devuelve un valor

High o Low.

analogread () Lee el valor desde el pin analógico especificado con una

resolución de 10 bits. A diferencia de los digitales no

necesita ser declarado previamente como entrada o salida

analogwrite () Escribe un valor analógico usando modulación por ancho d

pulso en un pin marcado como PWM. Esta función

corresponde a los pines 3, 5, 6, 9, 10, 11.

26

e) Librerías. - En Arduino también se puede hacer uso de librerías que son ficheros de

código que realizan una tarea concreta dentro del código principal, evitando alargar más

el código principal con tareas secundarias. Las librerías son una colección de funciones

que contienen el código proporcionado por el compilador por razones de eficiencia

(Cortez, Fernando; Monjaraz Jaime, 2015).

Tabla 8. Ejemplos de librerías en Arduino

Librería Función

Tiny GPS++.h Configuraciones del receptor GPS.

ODB.h Configuraciones OBD.

SPI.h Permite la conexión con la SD.

SD.h Gestiona el almacenamiento SD.

MultiLCD.h Programa varias pantallas en la LCD.

Utouch.h Configura la pantalla táctil

Timerone.h Coloca un timer dentro de la programación.

2.7 Cámara.

La cámara OV2640 posee un pequeño chip, el cual es un sensor de imagen “CMOS de bajo

voltaje”, el cual favorece todas las funciones completas tanto de captura y procesamiento de

imágenes en un chip de la cámara “UXGA”. Ov2640 pone a disposición un fotograma muy

completo, ya que se puede obtener sub muestras, imágenes de 8-10 bits con escala o con una

vasta gama de formatos, que es controlada a través de su interfaz de bus que controla la cámara

de serie.

OV2640 permite operar a una velocidad de captura de hasta 15 cuadros por segundo en la

resolución UXGA, controlar el formato de calidad de la imagen y la transferencia de salida de

datos. Pone a disposición la programación de diferentes funciones de procesamiento de imágenes

mediante la interfaz SCCE, tales como control de exposición, gamma, balance de blancos,

saturación de color entre otras. Esta cámara Omni-Visión posee tecnología de sensores que

mejoran la calidad de las imágenes mediante un proceso de reducción y eliminación de

iluminación o fuentes de ondas eléctricas que reduzca la calidad de imagen o genere manchas en

27

los pixeles de la imagen capturada. Para de esta manera obtener una imagen de excelente calidad,

limpia y de un color estable.

2.8 Labview

Labview es un sistema de desarrollo basado en el leguaje tipo G o programación gráfica

orientado a desarrollar aplicaciones para instrumentación que integra una serie de librerías para

comunicación con instrumentos electrónicos, tarjetas de adquisición de datos, sistemas de

adquisición, accionamiento y comunicación en redes TCP/IP. Labview puede ser utilizado por

gente con poca experiencia en programación pues usa metodologías familiares a técnicos,

ingenieros y a toda la comunidad científica

Los programas realizados en Labview se denominan VIs o instrumentos virtuales por sus

siglas ya que tienen la apariencia de los instrumentos reales con funciones provenientes de

leguajes de programación convencionales. Cada VI creado en Labview consta de dos partes o

interfaces: el panel frontal y el diagrama de bloques cada una contiene paletas con instrumentos

propios para construir y diseñar tareas en el entorno del programa (Figura 8).

2.8.1 Panel de frontal.

Es la interface gráfica que se muestra al usuario, la cual simula al instrumento real, permite la

entrada y salida interactiva de datos, puede contener una gran variedad de elementos entre

controladores e indicadores. Normalmente se empieza por diseñar este panel frontal y

Figura 8. Programa Labview 2015.

28

posteriormente se diseña el diagrama de bloques donde se asignarán las funciones de todos los

controladores e indicadores puestos en el panel frontal (Figura 9).

Los controladores en el panel de control permiten ingresar datos o variables de entrada al

programa y pueden ser manipulados por el usuario. Mientras los indicadores en un panel de

control sirven para mostrar o representar los resultados o variables de salida que el diagrama de

bloques genera o adquiere y no pueden ser manipulados por el usuario a diferencia de los

controladores. Cada control e indicador tiene un tipo de dato asociado, los tipos de datos más

usados son los numéricos, booleanos y de cadena de caracteres.

a) Control e indicador numérico. - El tipo de dato ingresado o mostrado puede representar

números de varios tipos como entero o real.

b) Control e indicador booleano. - El dato manejado por estos solo tiene 2 estados posibles,

en el caso del indicador (true, false) y el controlador (on, off).

c) Control e indicador de cadena de caracteres. - Cuando el tipo de datos es una

secuencia ASCII, se requiere usar un controlador de caracteres para poder que el usuario

pueda ingresar texto, mientras que se usa un indicador de caracteres para mostrar un texto

prefijado al usuario.

2.8.2 Diagrama de bloques.

Contiene todos los códigos de la programación del VI. Los controladores e indicadores

colocados en el panel frontal aparecen como terminales en el diagrama de bloques las cuales

mediante cables y estructuras se las pueden relacionar creando así el flujo de datos requeridos.

Figura 9. Vista del panel frontal de Labview.

29

En esta parte podemos ver la utilización del lenguaje tipo G, cada elemento colocado aquí tiene

su propia programación y en esta pantalla solo se les da una aplicación a dichos elementos.

Supone una solución grafica a un determinado problema de programación (Figura 10).

2.8.3 Herramientas de Labview.

Una herramienta es un modo de operación especial que seleccionamos con el cursor del

mouse, que es la única manera de interactuar con el entorno de programación de este programa.

Labview ofrece una gran variedad de herramientas para crear, modificar y depurar Vis que hacen

más fácil la utilización de este programa, incluso si no se tiene muchos conocimientos acerca del

mismo. (National Instruments,2016). Las herramientas más comunes en Labview son:

a) Herramientas de operación. – Esta herramienta es usada tanto en el panel frontal como

en el diagrama de bloques, permite cambiar los valores de un control, así como de

constantes booleanas.

b) Herramientas de posicionamiento. – Esta herramienta se usa para seleccionar o cambiar

el tamaño de los objetos colocados en el panel frontal y en el diagrama de bloques sirve

para arrastrar los objetos y modificar el tamaño de las estructuras.

c) Herramientas de cableado. – Esta herramienta permite cablear y unir los diferentes

elementos colocados en el diagrama de bloques.

d) Herramientas del panel frontal y diagrama de bloques. – Cada ventana tiene una barra

de herramientas asociada que sirven para ejecutar o editar el VI.

Figura 10. Diagrama de bloques de Labview.

30

e) Herramientas de depuración. – Labview cuenta con potentes herramientas de

depuración para ayudar al programador a detectar e identificar problemas en su código y

poder realizar los cambios adecuados.

2.8.4 Estructuras en Labview.

Las estructuras dentro de la programación de Labview tienen un papel muy importante por

ello a pesar que fue mencionada anteriormente como parte del diagrama de bloques, se requiere

analizarlas nuevamente para su mejor comprensión. Estas son utilizadas para definir secuencias,

decisiones y ciclos que el programa debe seguir dentro de su funcionamiento. En general es un

nodo que controla el flujo de datos del programa. En Labview podemos distinguir 5 tipos de

estructuras que son:

a) For loop. - Esta estructura es un ciclo que repite el subdiagrama que contiene un número

definido de veces. El terminal de interacción indica el número de veces que se ha

ejecutado el ciclo. El control de interacción nos permite establecer el número de veces

que se quiere que el programa contenido en la estructura se repita, aunque si no se define

se estaría creando un ciclo auto indexado por defecto, esto quiere decir que se repetirá

hasta que se completen todas las acciones o se terminen los datos (Figura 11).

b) While loop. - Esta estructura también es un ciclo que repite un subdiagrama que contiene,

pero a diferencia del for loop solo lo repetirá hasta que se cumpla una condición

determinada. Por defecto las instrucciones contenidas en el ciclo se repiten mientras que

al terminal de condición llegue un valor verdadero. Si se desea cambiar la lógica del

Figura 11. Estructura For loop en Labview.

31

terminal de condición para que el ciclo termine cuando a este le llegue un valor falso

basta con cambiar la condición de la estructura de true a false en el terminal (Figura 12).

c) Estructura Case. - La estructura case posee varios subdiagramas denominados casos de

los cuales solo se ejecuta uno. Al igual que la estructura sequence solo es visible un

subdiagrama a la vez. Dependiendo del tipo de variable asociada al terminal de selección

la estructura se comporta de distinta forma. Si el valor cableado proveniente del terminal

es un booleano las estructuras tiene 2 casos false y true, pero si es numérico o cadena la

estructura tiene desde 2 hasta 216

casos posibles. Esta estructura también posee un menú

de opciones para añadir, borrar, duplicar y mover como lo tiene la estructura sequence

(Figura 13).

d) Flat Sequence. - Esta estructura permite ejecutar varios subdiagramas de manera

ordenada y controlada por el ordenador. En lenguajes de programación convencionales

Figura 12. Estructura while loop de Labview.

Figura 13. Estructura Case en Labview.

32

basados en códigos de líneas no se requiere y por lo tanto no existe una estructura

análoga. Esta estructura posee varios subdiagramas denominados frames que se ejecutan

en estricto orden y solo es visible uno a la vez (Figura 14).

e) Nodo de fórmula. - Esta estructura es una caja redimensionada donde se alojan fórmulas

matemáticas y lógicas para su evaluación. Los terminales de entrada y salida son

variables numéricas, escalares y reales que se generan adicionándolas desde el menú de la

estructura. El lenguaje usado es similar a la de C (Figura 15).

2.8.5 Arreglos.

Un arreglo es una colección ordenada de variables del mismo tipo puede tener 1 o varias

dimensiones y múltiples elementos por dimensión. Los elementos de los arreglos están

ordenados desde la posición 0 hasta la posición n-1 donde n es el tamaño del arreglo. En

Labview existen varios tipos de arreglos los más comunes son:

Figura 15. Nodo de fórmula en Labview.

Figura 14. Estructura Flat sequence de Labview.

33

a) Array size. - Retorna el tamaño de n de arreglo de entrada. Si este es de n dimensiones,

la salida será un valor de n elementos donde cada uno muestra el tamaño de cada

dimensión.

b) Index array. - Retorna el elemento indicado de un arreglo. Se debe adicionar tantos

elementos de índice como dimensiones tenga el arreglo. La salida de esta función

también puede ser un arreglo cuando se cablean solo algunos de los índices

c) Replace array subset. - Reemplaza el elemento indicado en los terminales de índice por

el elemento que este cableado al terminal. Se debe agregar tantos terminales de índice

como dimensiones tenga el arreglo. El nuevo elemento debe ser del mismo tipo y

dimensión del arreglo inicial.

d) Insert into array. - Inserta un arreglo o un elemento en la posición especificada por el

terminal de índice. Cuando no se cablea este terminal, el arreglo o elemento se inserta al

final del arreglo de entrada.

e) Delet from array. - Elimina un arreglo o elemento del arreglo de entrada. Además de

volver el arreglo editado, también devuelve la porción de arreglo eliminada.

f) Initialize array. - Retorna el arreglo de n dimensiones, donde todos los elementos serán

inicializados con el valor y tipo de cada cableado en elementos.

g) Build array. - Construye un arreglo de n dimensiones con los elementos de entrada que

pueden ser de n o de n-1 dimensiones. Si se desea que la salida sea un arreglo de

dimensión n conformado por la concatenación de todas las entradas se lo debe

seleccionar en el menú de la función.

h) Array subset. - Retorna una porción del arreglo de entrada (sub-arreglo). Labview

adiciona tantos de índice como dimensiones tenga el arreglo de entrada.

i) Array max & min. - Retorna los valores máximos y mínimos de un arreglo numérico

con sus respectivas posiciones.

2.8.6 Tipos de datos en Labview.

Labview al igual que muchos otros lenguajes de programación maneja diferentes tipos de

datos, estos pueden ser identificados por su color, cuando se cablea estos se podrá notar que la

coloración es distinta según el dato manejado y no solo eso también se podrá ver que el cable

tiene diferente grosor dependiendo de las dimensiones del dato (Figura 12). Esto es muy

34

importante dentro de esta programación, donde el problema más común es no poder conectar

elementos entre sí, si el tipo de dato no corresponde o tiene más dimensiones que las permitidas

por dicho elemento. Los tres tipos de datos que maneja Labview son numéricos, booleanos y

string (Figura 16).

Fuente: (National Instruments, 2016)

2.9 Señales analógicas y digitales.

Una señal se define como una variación utilizada para transmitir información y su valor se

representa con un valor de magnitud. Existen señales que no transmiten información, las cuales

son denominadas ruido eléctrico, siempre que provengan del canal en el cual se transmite

información, y se denomina interferencias a las señales que no provienen de este canal. Estas dos

señales dificultan la obtención y procesamiento de la información que se transmite por señales.

(Areny, 2006).

2.9.1 Señal analógica.

En este tipo de señal los valores de voltaje y corriente sufren una variación constante,

aumentando su valor de manera positiva en la mitad de un ciclo, y disminuyendo su valor de

manera negativa en la mitad del ciclo siguiente, completando un ciclo completo. Esta variación

de polaridad genera una forma de onda sinusoidal, las cuales son representadas en unidades de

tiempo para su ciclo (Figura 17).

Figura 16. Tipos de datos usados en Labview.

35

2.9.2 Digitalización de la señal analógica.

La señal analógica varía entre valores máximos positivos y negativos fijados, en cambio en

una señal digital solo existe un cambio de condición: hay paso de corriente o no hay paso de

corriente y genera una forma de onda cuadrada en intervalos de tiempo. Al transformar una señal

analógica en una señal digital, sus valores se convierten en números binarios, determinados por

“0” en el caso que no existe pulsos eléctricos y “1” cuando exista pulso eléctrico.

a) Conversión analógica. – digital. Para convertir una señal analógica en digital, el primer

paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar

diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. La

frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia

de muestreo y se mide en hertz (Hz). (J. Espi Lopez, 2006).

b) Cuantificación de la señal analógica. - Por tanto, la cuantificación representa el

componente de muestreo de las variaciones de valores de tensiones o voltajes tomados en

diferentes puntos de la onda sinusoidal, que permite medirlos y asignarles sus

correspondientes valores en el sistema numérico decimal, antes de convertir esos valores

en sistema numérico binario (Figura 18).

Figura 17. Forma de onda de una señal análoga simulada

36

Fuente:(Monroy, 2015)

2.10 Sensores de gestión del motor.

Los sensores que intervienen en la gestión del motor juegan un papel muy importante a la

hora de mejorar la eficiencia y prestaciones del motor, reducir el consumo de combustible y por

ende las emisiones contaminantes. Estos sensores pueden enviar tanto señales analógicas como

digitales a la ECM para que esta las procese y envíe una respuesta para controlar varias

funciones en el motor. Estos sensores deben ser resistentes, precisos, sensibles y fiables para su

aplicación en automoción.

2.10.1 Sensores de posición/velocidad.

Estos tipos de sensores miden el número de giros que se producen en una rueda dentada, al

pasar a través de un imán que posee el sensor. Esta información recogida por el sensor es enviada

a la ECU, la cual determina la velocidad del vehículo y la desaceleración que se produce. La

información de velocidad del vehículo es aprovechada por la ECU para controlar diversos

parámetros de gestión del motor del vehículo. Estos sensores pueden ser de 2 tipos inductivo y

de efecto hall.

2.10.1.1 Sensor inductivo.

Según (Robert Bosch GmbH, 2002) “Los sensores inductivos aprovechan la inducción para

medir la velocidad de rotación, generando en su salida bipolar una tensión, que es proporcional a

la variación en el tiempo de un flujo magnético”. Los sensores inductivos están compuestos por

Figura 18. Conversión analógico-digital.

37

una bobina con imán permanente, que trabajan conjuntamente a una rueda dentada, y se

encuentra colocado en el volante de inercia del motor.

Debido a que poseen una bobina, estos sensores generan un campo magnético, el cual es

alterado cuando un diente de la rueda pasa por el imán del sensor. Este flujo magnético genera

una onda entre los terminales positivo y negativo del bobinado del sensor, lo que la convierte en

una señal analógica. Esta señal de onda se eleva hasta un punto máximo de rango positivo y

luego desciende hasta hacerse negativa y asciende hasta llegar a un valor nulo, este es su ciclo de

funcionamiento y se lo interpreta como frecuencia de onda generada por el sensor como se ven

en la (Figura 19).

Un ejemplo de sensor inductivo es el CKP donde se presenta un flujo magnético alto cuando

un diente de la rueda se coloca frente al sensor y un flujo magnético mínimo cuando pasa sobre

el sensor un espacio vacío. La ECU usa esta señal para determinar la velocidad del motor, y otros

parámetros entre los cuales tenemos tiempo de inyección, punto de encendido y posición y

grados de giro del cigüeñal (Figura 20).

Figura 19. Señal de un sensor inductivo simulada en Livewire.

38

Fuente:(Robert Bosch GmbH, 2002).

Mientras aumenta la velocidad de la rueda dentada, el número de ciclos aumenta, por ende, se

genera una mayor frecuencia. El sensor tipo inductivo posee 3 conexiones entre las cuales

tenemos: señal de alimentación de 5V al sensor, conexión a masa del sensor y señal de

funcionamiento del sensor que es enviado a la ECU. Esta señal permite a la ECU controlar y

gestionar varios parámetros de funcionamiento de los sistemas del motor.

2.10.1.2 Sensores de efecto hall.

Basan su funcionamiento en el efecto hall, que consiste en la aparición de un campo eléctrico

en un conductor cuando es atravesado por una corriente estando dentro de un campo magnético.

En el motor se lo puede encontrar en el árbol de levas a este sensor se lo conoce como CKP,

donde un disco perforado gira solidario al árbol permite hacer llegar al sensor el campo

magnético de un imán colocado al otro lado del disco cuando coincide un agujero con la

trayectoria del flujo magnético y el sensor. Esta señal es interpretada por la ECU para determinar

la posición de los pistones y la secuencia exacta de inyección de combustible en los cilindros. Y

a través de esto generar el adelanto o retraso de inyección en el sistema de encendido.

Las características del efecto hall lo convierten en el método para detectar la posición y

velocidad de rotación. Tiene una ventaja sobre la bobina captadora o inductiva, puesto que puede

medir velocidades mínimas de rotación (Figura 21). (Rueda, Jesús, 2013).

Figura 20. Sensor inductivo de velocidad.

39

Fuente:(Upcommons, 2012)

2.10.2 Sensor de temperatura.

Los sensores de temperatura se utilizan para medir la temperatura del refrigerante, aire de

admisión, aceite, combustible y gases de escape. Esta información de estas temperaturas permite

a la Ecu determinar diferentes acciones en función de estas temperaturas como por ejemplo

encender o apagar el ventilador, la densidad del aire que ingresa entre otras. Existen 2 tipos de

sensores de temperatura los termopares y termistores.

Los termopares son sondas que se utilizan para medir la temperatura de los gases de escape,

pueden ser del tipo K, N, J, R, S, W, aunque las más utilizada es la sonda K. Las sondas son

sensores activos que funcionan bajo el efecto Peltier-Seebeck, que consiste en que 2 metales

distintos unidos se calientan, por uno de los extremos circula una corriente, esta corriente del

orden de los (mv) debe ser inducida termalmente al extremo más frio produciéndose una

diferencia de temperaturas. La sonda K usada en automoción está compuesta por cromo y alumel

(AL+NI).

Los termistores en cambio están compuestos de una resistencia termo sensible de medición, de

material semiconductor, esta resistencia forma parte de un circuito divisor de tensión alimentado

con 5V. Normalmente tiene un coeficiente de temperatura negativo NTC en el cual el valor de su

resistencia disminuye conforme aumenta la temperatura, raramente un coeficiente de temperatura

positivo PTC en el cual su valor de resistencia aumenta conforme aumenta la temperatura

(Robert Bosch GmbH, 2002).

Figura 21. Esquema efecto hall.

40

2.10.2.1 Sensor ECT (Sensor de temperatura del refrigerante del motor).

Está ubicado en el sistema de enfriamiento, conjuntamente acoplado en el bock del motor, el

cual mide la temperatura de refrigerante del motor mediante el aumento o disminución de una

resistencia del sensor, gracias a esto disminuye el voltaje que recibe la computadora para ajustar

los parámetros de funcionamiento tanto pulso de inyección y regulación de la mezcla A/C. El

rango de operación del sensor ECT va desde los -40°C a los 130°C.

2.10.2.2 Sensor IAT (Sensor de temperatura del aire de admisión)

Estes sensor se ubica montado en el colector de admision de aire, y es el que registra la

temperatura del aire que ingresa al motor. Mayormente viene montado conjuntamente con un

sensor de flujo de masa de aire para controlar la mezcla que ingresara a los cilindros del motor.

El rango de funcionamiento comprende los valores de -40°C hasta los 120°C.

2.10.2.3 Sensor EOT (Sensor de temperatura del aceite del motor).

Este sensor tiene como función medir la temperatura del aceite, la Ecu utiliza esta temperatura

para modificar el encendido según las necesidades. Por ejemplo, si el vehículo va arrancar en frio

se requiere que el aceite tenga una temperatura adecuada para que este pueda fluir por todo el

motor y así pueda realizarse la lubricación, por ello la Ecu mantendrá el vehículo en un estado de

ralentí hasta que el aceite adquiera la temperatura optima y viceversa. El margen de temperaturas

que viene programado este sensor es de -40°C hasta 170°C.

Figura 22. Sensor ECT.

41

2.10.3 Sensor de flujo de aire (MAF).

Estos sensores juegan un papel importante a la hora de asegurar una óptima proporción de

mezcla aire combustible y por ende reducir las emisiones de CO2. Se sitúan directamente

después del filtro de aire en el colector de admisión, en este sensor también pueden venir

integrado el sensor IAT, de ser así este sensor no solo proporciona el dato del volumen de aire

sino también la temperatura y humedad del aire.

El sensor MAF más común es el de hilo caliente, el cual trabaja bajo el principio de

temperatura constante. El hilo caliente forma parte de un circuito que lo mantiene siempre a una

temperatura constante, si aumenta el caudal de aire dentro del colector comenzará a enfriar el

hilo y disminuirá su resistencia. Cuando esto sucede el circuito de regulación intenta corregir

este desequilibrio aumentando la corriente de calentamiento hasta que el hilo recobre su

temperatura nominal. La Ecu relaciona directamente este incremento de tensión para calcular el

flujo de aire entrante.

2.10.4 Sensor de presión de aire (MAP).

Este sensor es situado en el colector de admisión, es el encargado de medir la presión del aire

de admisión comparando la presión dentro del colector con la presión atmosférica. Esta

información es muy importante para calcular la cantidad de combustible que se debe inyectar

para lograr una mezcla óptima. Está compuesto de un chip de silicio con 2 partes, un transductor

de membrana y la electrónica de acondicionamiento. La membrana de este sensor posee 4 piezo-

resistores que varían cuando se le somete a un esfuerzo, la señal de salida de estos es del orden

de los 100 mv, los cuales se hacen pasar por un amplificador de ganancia elevada que la

convierte en una señal analógica con un rango de 0.5 a 4.5 v.

2.11 Sistema de Freno.

El sistema de frenos debe cumplir la función de detener el vehículo, evitar el exceso de

velocidad cuando el vehículo desciende y mantenerlo cuando se detiene sobre declives. Se diseña

de modo que el esfuerzo de frenado pueda ser cambiado por el conductor y así mantener el

vehículo bajo control. (Rueda, Jesus,2010)

42

Todo vehículo está dotado de un sistema de frenado que permita detener o disminuir

progresivamente la velocidad del vehículo según la voluntad del conductor. El frenado se

produce cuando el conductor pisa el pedal de freno, esta fuerza aplicada sobre el freno se reparte

por igual a las 4 ruedas actuando sobre el giro de las mismas. Sin embargo, esta fuerza solamente

ejerce resistencia sobre el giro de la rueda mas no es la que desacelera el vehículo, el frenado real

se produce cuando la rueda entra en contacto y fricción con el suelo.

2.11.1 Tipos de frenos.

Los frenos en el campo automotriz se pueden dividir en 2 grupos que son: el primer grupo

toma en cuenta el tipo de accionamiento empleado, tenemos los frenos neumáticos utilizados en

vehículos pesados, frenos mecánicos mejor conocidos como freno de mano o de servicio, freno

hidráulico utilizado en vehículos livianos y la variación de este último denominado

electrohidráulico mejor conocido como ABS. El segundo grupo toma en cuenta el elemento de

fricción utilizado en este grupo se encuentra los frenos de disco y de tambor.

a) Frenos neumáticos. - El accionamiento de este freno se lo realiza mediante aire

comprimido proporcionado por un compresor instalado en el propio vehículo. El aire

comprimido acciona unos pistones dispuestos en cada rueda actuando como prensas

neumáticas sobre los discos de frenos o tambores, el control y dosificado de aire

suministrado se lo realiza mediante válvulas.

b) Frenos mecánicos. - Este tipo de frenos es accionado por la fuerza ejercida sobre el

pedal de freno y trasmitido a las ruedas a través de palancas o cables debido a su poca

fiabilidad y poca potencia de frenado son usados únicamente como frenos de

estacionamiento para inmovilizar el vehículo. Requiere de frecuentes ajustes para

equiparar su acción sobre cada rueda.

c) Frenos hidráulicos. - Este sistema se basa en el principio de Pascal, aprovecha que la

fuerza de frenado aplicada sobre un líquido hidráulico es igual en cualquier dirección por

tanto esta fuerza multiplicada se distribuirá a cada una de las ruedas para accionar los

elementos de fricción. Sin embargo, cada rueda no está sometida a la misma fricción con

el suelo por lo que la fuerza para frenar una rueda quizás no sea la óptima para detener la

otra, produciéndose un frenado defectuoso.

43

d) Frenos ABS. - Este sistema es sin duda el mejor dispositivo desarrollado en pro de la

seguridad activa, puesto que da solución a los problemas del sistema de frenado

hidráulico convencional. Evita que las ruedas se bloqueen al momento de frenado

permitiendo al conductor tener un mejor control sobre el vehículo. Este sistema no es más

que una microcomputadora integrada en el vehículo la cual recibe las señales de los

sensores de velocidad dispuestos en cada rueda, esta información permite conocer la

velocidad y el estado de desaceleración de cada rueda, lo cual permite comparar esta

información de cada rueda para detectar problemas en el frenado, de esta manera la

computadora acciona válvulas para tomar las respectivas correcciones.

2.12 Caja de cambios.

La caja de cambios es un elemento intercalado entre el motor y las ruedas el cual convierte la

velocidad mecánica de giro producida por el motor y la adapta a la velocidad requerida en las

ruedas o invertir el giro de las mismas cuando así se lo requiera, dicho de otra manera, es quien

administra la potencia del motor a diferentes regímenes de desplazamiento del vehículo. De esta

manera se puede conseguir desplazar el vehículo a diferentes velocidades mientras que el motor

seguirá funcionando bajo el mismo régimen. En lo que respecta a las cajas de cambios podemos

distinguir 2 tipos de cajas de cambios manual y automáticas.

a) Cajas de cambio manuales. - En este tipo de cajas de cambios la selección de las

marchas se las realiza mediante el mando mecánico, previo a insertar una marcha se debe

pisar el embrague para desconectar la caja de cambios del motor. El acoplamiento interno

se lo realiza mediante ejes, engranes, cojinetes y sincronizadores los cuales esta bañados

en aceite debido al desgaste que puede sufrir por el continuo rozamiento.

b) Cajas de cambios Automáticas. - Este tipo de cajas usan engranajes epicicloidales y

como elemento de conexión y desconexión entre el motor y la caja un convertidor de par

en lugar de un embrague como la caja manual. Estas cajas de cambio seleccionan la

marcha adecuada en función de la velocidad del vehículo y la posición del pedal del

acelerador a este se lo denomina lumbral de paso de velocidad. Para evitar el fenómeno

de bombeo donde la trasmisión no sabe qué velocidad elegir el umbral de paso de

velocidad realiza un autoajuste de tal forma que durante el aumento de velocidad se

retrasa y para el descenso de velocidad se adelanta.

44

CAPÍTULO III

3. Diseño y construcción del módulo de almacenamiento de datos on-board.

3.1 Diseño del Hardware para el módulo de almacenamiento de datos.

Para el diseño del hardware para el módulo de almacenamiento de datos on-board, se requiere

seleccionar los elementos que mejor se ajusten a las necesidades del proyecto, estos elementos

deben ser fiables y compatibles entre sí, de esta manera se asegura su buen funcionamiento y

evita complicaciones que se puedan presentar.

En este caso el módulo cuenta con un cable OBDII para obtener los datos de sensores del

motor directamente de este conector equipado en todos los vehículos modernos, de esta manera

se trata de que el módulo sea lo menos invasivo posible. También se emplea un receptor GPS

que proporcione al módulo datos como hora, fecha, latitud, longitud, una cámara para capturar

fotos durante todo el trayecto a manera de un registro fotográfico y un sistema para adquirir la

posición y el estado de marcha (Figura 23).

Figura 23. Diagrama de bloques (Módulo de almacenamiento de datos).

45

Para la construcción del de este módulo se requieren los siguientes elementos y dispositivos :

a) 1 placa Arduino Mega 2560, como placa principal encargado de recolectar, procesar y

almacenar los datos provenientes del OBDII, GPS, marchas, freno, botones.

b) 1 placa Arduino Nano la cual actúa como esclavo del arduino principal y está destinado a

procesar solo los datos provenientes de la cámara.

c) Un receptor GPS que proporcione al módulo datos como los de hora, fecha, latitud,

longitud.

d) Un cable OBDII para hacer la lectura directa de datos de los sensores directamente desde

el conector OBDII, de esta manera se trata de que el módulo sea lo menos invasivo

posible.

e) Un sensor MPU6050 que proporciona información de la aceleración generada en los ejes

X, Y, Z.

f) Un sistema de marcha/freno que permite brindar información de la posición en la cual se

encuentre la palanca de cambios y la activación del pedal de freno del vehículo.

g) Una cámara de video/fotos adaptada para trabajar con las placas arduino, con esta

cámara se puede tener un registro fotográfico de todo el trayecto realizado con el

vehículo.

h) Pulsadores y fines de carrera, estos se usan como botones de acción y para detectar la

posición de la marcha.

i) Una pantalla TFT 3.2” para indicar algunos datos útiles para el usuario de este módulo,

además que posee entradas I2C y 2 Serial más una ranura para micro SD.

Figura 24. Elementos que componen el módulo de almacenamiento.

46

3.1.1 Selección de la placa arduino.

Existen varios tipos de placas arduino en el mercado, pero por las características de este

proyecto donde se requiere conectar varios dispositivos a una misma placa arduino, entonces se

hace necesario contar con una placa que posea muchos pines. El Arduino mega es una placa que

cumple con estas necesidades cuenta con 54 pines digitales de los cuales 6 corresponden a pines

seriales 3tx y 3rx útiles cuando se quiere conectar dispositivos en serie, 16 entradas análogos.

Además, cuenta con 5 pines de interrupción. En la (figura 25) se puede ver el esquema de

distribución de pines en la placa arduino mega.

Fuente: (Giltesa, 2013)

En cuanto a la programación esta placa al igual que todas las versiones de placas arduino

cuenta con un software proporcionado por la misma empresa basado en lenguaje C++ a través de

un computador ya que cuenta con un puerto usb para transferir datos. Se alimentan básicamente

con voltajes en un rango de 7 a 12v inferiores a estos hacen que la placa no suministre el

suficiente voltaje a los pines y voltajes superiores provocan sobrecargas y pueden dañar la placa.

Posee 256 kb de memoria para lo que tiene que ver con programación y 3 tipos de memorias, la

memoria flash que sirve para arrancar el dispositivo, la SRAM que sirve de memoria temporal

mientras esté conectado el dispositivo y la EEPROM que es una memoria programable con

pulsos eléctricos útil para guardar datos como registro para la siguiente ves que se inicie. En la

(Tabla 9) se indica las características principales de las placas Arduino Mega 2560.

Figura 25. Esquema de pines Arduino Mega 2560.

47

Tabla 9. Datos técnicos de la placa Arduino Mega 2560.

Fuente: (Trastejant, 2013).

3.1.2 Selección de Pantalla LCD.

La pantalla LCD seleccionada para el módulo es una TFT de 3.2” pulgadas multifuncional

diseñada para el uso en la placa Arduino MEGA y Arduino DUE, se puede alimentar esta

pantalla con voltajes de 3.3V a 5V. Posee una ranura micro SD en la parte posterior de la

pantalla para el almacenamiento de datos, cuenta con dos extensiones UART de comunicación

Características Descripción

Microcontrolador

Atmega 2560

Voltaje de operación

5v

Voltaje de entrada

recomendado

7 a 12v

Pines digitales

54

Pines análogos

16

Tensión máxima por pin I/O

40mA

Memoria total

256 kb

SRAM

8kb

EEPROM

4kb

Velocidad de reloj

16 mhz

Pines disponibles para

interrupción

5 pines

Peso

37g

Dimensiones

101.52mm x 53,3mm

Otros

Posibilidad de configurar pines como

pull_up

48

serie y una extensión para comunicación I2C. Puede ser insertada directamente sobre la placa

Arduino Mega.

Fuente:(Freematics,2015)

Características de la pantalla.

Compatible con Arduino Mega 1280/ 2560/ ADK y Arduino DUE

Voltaje de funcionamiento: 5V / 3,3V

Resolución LCD 320 * 240 píxeles

Colores LCD 262K

Tamaño del LCD 3,2” pulgadas

Retroiluminación del LCD: LED

Controlador del LCD IC: SSD1289 (interfaz de datos de 16-bit)

Almacenamiento micro SD de hasta 32GB

Puertos de entrada: Serial1 (Rx1/ Tx1/ VCC/ GND), Serial2 e I2C.

Figura 26. Pantalla TFT 3.2”

49

Figura 27. Diagrama de la pantalla TFT 3.2”

Fuente: (Freematics, 2015).

Esta pantalla tiene casi las mismas dimensiones que la placa arduino Mega y encajan

perfectamente sobre ella. Pero no hace uso de todos los pines, los únicos pines que usa son los

que sirve para el funcionamiento de la pantalla, los 2 puertos serie, el I2C, alimentación, GND y

la ranura para la micro SD, los demás pines quedan libres para usarse para cualquier otra

aplicación. En la siguiente (Tabla 10) se muestra la distribución de pines utilizados por la

pantalla TFT 3.2” en la placa Arduino.

Tabla 10. Lista de pines usados por la pantalla TFT 3.2”

Arduino

MEGA PIN

DESCRIPCIÓN

D2 T_IRQ

D3 T_DOUT

D4 T_DIN

D5 T_CS

D6 T_CLK

D22 DB8

D23 DB9

D24 DB10

50

D25 DB11

D26 DB12

D27 DB13

D28 DB14

D29 DB15

D30 DB7

D31 DB6

D32 DB5

D33 DB4

D34 DB3

D35 DB2

D36 DB1

D37 DB0

D38 RS

D39 WR

D40 CS

D42 RST

D50 SD_MISO

D51 SD_MOSI

D52 SD_SCK

D53 SD_NSS

Fuente: (Freematics, 2015)

3.1.3 Selección modulo GPS.

El receptor GPS empleado en este módulo es un UBX-M8030KA (Figura 27) puesto que es

desarrollado para aplicaciones automotrices de gran precisión, debido a que posee una recepción

simultánea de hasta 3 GNSS (GPS, Galileo, GLONASS). Este módulo funciona con un voltaje

de 5V que recibe de la placa Arduino, además de poseer los pines de comunicación RX, TX que

pueden ser conectados al Serial2 de la shield de la pantalla TFT 3.2” y que corresponden los

pines 17(RX) y pin 16(TX).

51

Fuente: (Freematics, 2015).

Este módulo GPS UBX-M8030 posee las siguientes características:

a) Recepción simultánea hasta 3 GNSS.

b) Sensibilidad de navegación de -167dBm.

c) Bajo consumo de corriente.

d) Soporte a todos los sistemas de satélite.

e) Temperatura de funcionamiento de -40° a +105°C.

f) Comunicación UART.

La transmisión de datos de este receptor se da por comunicación serial directamente a la

shield de la pantalla TFT 3.2” montada sobre la placa Arduino. Los pines que tiene este receptor

corresponden a 5v de donde obtiene su alimentación por parte de la placa arduino, GND que

corresponde a la conexión tierra necesaria para cerrar el circuito, D16 es la salida de datos hacia

la placa denominada TX y D17 es la entrada de datos desde la placa hacia el receptor sirve de

comunicación para indicarle al receptor cuando se inicie y que tarea realice.

Tabla 11. Conexiones del Receptor GPS UBX-M8030KA.

Fuente: (Freematics, 2015).

PIN ARDUINO DEFINICIÓN

5V Alimentación

GND Tierra

D16 TX Transmisión

D17 RX Recepción

Figura 28. Receptor GPS UBX-M8030KA.

52

3.1.4 Selección de la cámara.

La cámara seleccionada para integrarla en este módulo es la cámara OV2640. Esta es una

cámara SPI de alta definición diseñada para capturar tanto fotos como videos puede ser adaptada

para trabajar con cualquier placa Arduino siempre y cuando tengan SPI y entradas I2C. Tiene

una resolución de 2 y 5 megapíxeles. Posee un reloj sincronizado interno que permite programar

el tiempo de disparo entre captura y captura, además se puede ajustar la calidad de la imagen en

el lente de la misma.

Fuente:(Arducam,2015)

Esta cámara posee las siguientes características:

2MP o 5MP sensor de imagen OV2640.

M12 montaje o desmontaje CS porta lentes con opciones de lentes intercambiables.

IR sensible con la combinación adecuada de la lente.

Interfaz I2C para la configuración de sensor.

Interfaz SPI para los comandos de cámara y flujo de datos.

Todos los puertos del IO son 5V / 3.3V tolerantes.

Compatibilidad con el modo de compresión JPEG, modo de disparo simple y

múltiple, una operación múltiple captura en tiempo leer, explosión de la operación,

el modo de baja potencia y leer, etc.

3 ~ 10 fps de salida de vídeo a baja resolución.

Bien acoplado con tablas estándar de Arduino.

Biblioteca de código fuente abierto para Arduino.

Figura 29. Cámara.

53

Tabla 12. Descripción de pines de la cámara OV2640.

Nº de pin Nombre del Pin Tipo Descripción

1 CS Entrada SPI entrada de selección esclavo.

2 MOSI Entrada SPI salida master, entrada de esclavos.

3 MISO Salida SPI maestro entrada principal, salida del

esclavo.

4 SCLK Entrada reloj en serie SPI

5 GND Suelo tierra de la fuente

6 + 5V PODER alimentación de 5V de alimentación

7 SDA Bidireccional De dos hilos de serie de interfaz de

datos de E / S

8 SCL Entrada Interfaz en serie de dos hilos Reloj

Fuente: (Arducam,2015)

Además, posee una serie de funciones adicionales para un amplio rango de aplicaciones.

Modo de captura individual. – Este es el modo de captura por defecto de la

cámara. Después de emitir una orden de captura a través del puerto SPI, la cámara espera

un nuevo cuadro.

Modo de captura múltiple. - Es el modo de captura avanzada. Al establecer el número

de tramas en el registro de captura, la cámara captura consiguientes cuadros después de

emitir el comando de captura. Hay que tomar en cuenta que el número de fotogramas

debe ajustarse correctamente y asegúrese de que no superen el máximo espacio de

memoria.

La compresión JPEG. - La función de compresión JPEG se implementa en el sensor de

imagen. Con valores de los registros adecuados al sensor, el usuario puede obtener una

resolución diferente con la salida de imagen JPEG corriente. Se recomienda utilizar la

salida JPEG para obtener una resolución más alta que en el modo RGB, debido a la

limitación de la memoria intermedia de trama.

Normal de lectura y operación de lectura de ráfaga. - El funcionamiento normal de

lectura lee los datos de cada imagen mediante el envío de un comando de lectura en un

SPI leer ciclo de operación. Mientras se completa la operación de lectura sólo es

necesario enviar un comando de lectura a continuación, leer datos de imágenes múltiples

54

en un solo SPI leídos ciclo de operación. Se recomienda utilizar operación de lectura de

ráfaga para obtener un mejor rendimiento de procesamiento.

Rebobinar operación de lectura. - A veces usuario quiere leer la misma trama de datos

de imagen varias veces para el procesamiento, el rebobinado operación de lectura está

diseñado para este propósito. Al restaurar el puntero de lectura al principio de los datos

de imagen, el usuario puede leer los mismos datos de la imagen desde el punto de inicio

de nuevo.

Modo de bajo consumo. – A veces es necesario ahorrar energía cuando en el estado de

reposo, el cámara ofrece el modo de bajo consumo para reducir el consumo de energía,

por el cierre de los circuitos de sensor y de la memoria.

Control de Sensor de Imagen. - Función de control del sensor de imagen se implementa

en el sensor de imagen. Al establecer conjunto adecuado de la configuración de registro,

el usuario puede controlar la exposición, el balance, brillo, contraste, saturación de color

blanco y etc.

El circuito de la cámara compone de los siguientes implementos: Arduino nano, placa

constituida por relés, módulo y controlador de imágenes. Su funcionamiento se constituye en

base a pulsos de contacto enviados por el Arduino Nano tanto para el encendido, cambio de

estado de video a fotografía, captura de fotografía con intervalos de tiempo para el correcto

procesamiento de la imagen y apagado del sistema.

Figura 30. Diagrama de conexión.

55

3.1.5 Sistema de adquisición de estado de marcha.

Para poder conocer la posición de la marcha insertada se opta por utilizar sensores fines de

carrera, los cuales puede trabajar como contactos normalmente abiertos o como contactos

normalmente cerrados. Para esta aplicación en específico se requiere usarlos como contactos

normalmente abiertos.

Características contacto NA.

Todas las entradas se consultan periódicamente para apreciar su estado de señal. Si se conecta

a una entrada un contacto normalmente abierto, dicha entrada puede tener 2 valores lógicos 1 y 0.

El estado de señal 1 solo se produce cuando se acciona el contacto y 0 cuando no se lo accione

Fuente: (Uniovi, 2014)

Entonces para conocer en que marcha se encuentra se requiere de 5 sensores fines de carrera

conectados en circuito normalmente abierto, los cuales representan las 5 marchas del vehículo.

Montados en un molde de la forma del ranurado de la palanca de cambios, cuando se inserte la

marcha se accionará el sensor de carrera correspondiente a la marcha insertada cambiando su

valor a 1 que es lo que leerá la placa arduino y conforme a la programación se le asigna un

número y guarda el valor de la marcha. Mientras todos los sensores fin de carrera estén en estado

0 el programa cargado en la placa arduino entiende esto como un estado neutro.

Figura 31. Descripción de un contacto normalmente abierto.

56

En la (Figura 32) se puede observar el esquema de conexión de los sensores fin de carrera, los

cuales tiene 2 cables de conexión 1 es el positivo y el otro negativo. Todos los fines de carrera

comparten masa la cual por seguridad hay que usar la de la placa Arduino y el chasis. Mientras

que los cables positivos de cada uno se conectan directamente a sus pines respectivos en la placa

arduino. En la tabla 13 se puede observar los pines asignados a cada marcha.

Tabla 13. Pines en Arduino usados para detectar cada marcha.

PINES DE

ENTRADA

MARCHA/FRENO

D7 QUINTA

D43 PRIMERA

D45 SEGUNDA

D47 TERCERA

D49 CUARTA

D9 PEDAL FRENO

Estos sensores fin de carrera para esta aplicación deben trabajar en 2 estados low y high, se

necesita estos 2 valores para determinar la marcha insertada. Es posible que, debido a diferentes

factores como el ruido eléctrico o variaciones de voltaje, el valor caiga en un rango indefinido y

Figura 32. Diagrama de conexión del sistema del estado de marcha.

57

no sea posible determinar el estado, para evitar este inconveniente se puede utilizar resistencias

Pull up y Pull down.

Resistencia Pull down.

Fuente: (OVTOASTER, 2015)

Como se observa en la (Figura 33) la resistencia se conecta a GND, de esta manera cuando el

contacto este abierto la corriente es dirigida hacia la resistencia dejando un valor de salida 0 o

low y cuando el contacto este cerrado la corriente es dirigida a la salida dejando un valor lógico 1

o high.

Resistencia Pull up.

Fuente: (OVTOASTER, 2015)

Figura 33. Resistencia Pull down.

Figura 34. Resistencia Pull up.

58

En la (Figura 34) pasa todo lo contrario, cuando el contacto está abierto la corriente va desde

la fuente de alimentación hacia la salida dando un valor lógico high y cuando el contacto está

cerrado toda la corriente fluye a la resistencia entregando un valor de salida 0 o low.

Para este caso se opta por usar las resistencias pull up que las placas arduino poseen por

defecto y acondicionando la señal obtenida a la requerida dentro de la programación del arduino.

Esta resistencia pull up también actúa como un circuito de protección en caso de producirse un

pico de voltaje cortara el circuito evitando un daño en el pin por sobrecarga.

3.1.6 Sistema de adquisición de estado del freno.

En el caso del freno se determina 2 estados posibles on y off. On cuando se accione el pedal

de freno y off cuando no se actúa sobre el pedal. Su desarrollo es similar al utilizado en el

sistema de estado de marcha. Pero a diferencia del anterior sistema aquí se opta por conectar un

pulsador en condición normalmente cerrado. Esto es porque el pedal mantiene el pulsador

presionado, mientras que cuando se presione el pedal del freno este deja libre el pulsador.

Figura 35. Esquema de conexión del sistema de estado de marcha.

59

Características contacto NC.

Toda entrada conectada en circuito normalmente cerrado, su señal es 0 porque siempre esta

accionada y cuando se deje de actuar sobre ella cambia a 1. Para distinguir entre NA y NC el

programa debe incluir instrucciones de consulta del estado de señal en la entrada.

Fuente: (Uniovi, 2014)

Al igual que el sistema de estado de marcha, este sistema también debe ser conectado a una

resistencia pull up para evitar los problemas anteriormente expuestos. De esta manera cuando el

pulsador este presionado el programa interpreta como estado off y cuando se accione el pedal y

este deje libre el pulsador lo interpretara como estado on (Figura 38).

Figura 36. Diagrama de conexión del sistema de estado del

freno.

Figura 37. Cuadro de descripción de un contacto normalmente cerrado.

60

3.1.7 Botones de operación.

El módulo de almacenamiento de datos on-board está dotado de 3 botones de operación. Cada

botón tiene una función en específico. El primer botón es el de inicio el cual al ser presionado da

inicio a la grabación de los datos en su respectiva memoria SD. El segundo botón es el de

detención el cual detiene la grabación de datos y el tercero un botón de reset cuya función es

resetear el contador de datos para cuando se requiera volver a grabar nuevos datos.

Estos botones físicos esta colocados a un costado del módulo de almacenamiento de datos on-

board, sus conexiones son sencillas poseen 2 salidas negativo y positivo. El negativo se conecta

al GND de la placa arduino y es compartida por todos los botones y el positivo de cada botón se

conecta a su respectivo pin del Arduino.

Figura 38. Esquema de conexión del sistema de estado del freno.

Figura 39. Esquema de conexión de los botones de operación.

61

En la (Tabla 14) se muestra los pines asignados dentro de la programación y en la placa

arduino y la función que realiza cada botón, además consta de una masa común compartida por

todos los botones.

Tabla 14. Lista de pines programados en Arduino para los botones de operación.

Pines Función

GND Conexión a tierra compartida por todos los botones.

D12 INICIO

D11 DETENCIÓN

D13 RESETEO

3.2 Diseño de software para el módulo de almacenamiento de datos.

3.2.1 Fases de diseño

La construcción del módulo de almacenamiento de datos se realiza en dos fases, en la primera

se integran los distintos elementos para la construcción del módulo en la plataforma Arduino

MEGA el cual está conformado por sub funciones de trabajo como son el inicio-fin de

almacenamiento de datos y reseteo de los valores para una nueva grabación, sincronizado y

orden de inicio de captura de la cámara más los datos provenientes del GPS y acelerómetro.

La segunda fase es el desarrollo de software mediante el programa Labview para un análisis

de todos los datos almacenados, que consta de 5 aplicaciones agrupados en un interfaz más la

portada y el apartado de configuración e instrucciones, además de una herramienta de filtrado de

datos por hora. Las 5 aplicaciones son las siguientes: una gráfica mixta que permite la

comparación de curvas de funcionamiento de los datos de gestión electrónica del motor y otra

con graficas individuales, una función donde se pueda simular todos los datos como si fueran en

tiempo real más una tabla de valores máximos y mínimos, un visualizador de imágenes y una

tabla donde se pueda mostrar los datos ordenados y un generador de reportes en Excel para que

el usuario pueda imprimirlo.

62

Figura 40. Diagrama de proceso Módulo/Interfaz Labview.

El módulo debe iniciar reconociendo el protocolo del vehículo para poder tener acceso a los

datos, una vez establecida la comunicación debe indicar en la pantalla el mensaje OBD listo, en

ese momento el módulo ya comienza a adquirir datos sin embargo no los almacena hasta que no

reciba la orden por medio del botón de inicio de grabación.

Una vez accionado dicho botón el módulo comienza un proceso de sincronizado, donde

espera el tiempo que le toma a la cámara encenderse y cambiar a su modo captura para iniciar la

grabación al mismo tiempo y en ese momento comenzar guardar las cadenas de datos a 1

segundo en la tarjeta sd de la placa principal con el nombre de PIDS.txt, mientras que la cámara

toma y guarda fotos a 1.5 segundos en un sd secundaria. Cuando se accione el botón de fin de

grabación el módulo debe dejar de grabar datos y cerrar el archivo tanto de los datos como los de

la cámara, de no usar el botón de reinicio al comenzar la siguiente grabación debe continuar con

el último valor del registro, caso contrario debe regresar a 0 su contador.

Diseño módulo de almacenamiento

de datos on board

•a) Inicio de funcionamiento

•b) Adquisición de datos

•c) Almacenamiento de datos

•d) Reseteo de valores

•e) Fin de funcionamiento

Desarrollo de software en

programa LabVIEW

•a) Importación de datos

•b) Comparación de valores gestión del motor mediante curvas

•c) Simulación de datos de viaje

•d) Tabulación de todos los valores

•e) Generación de reporte

63

Diseño modulo de almacenamiento de datos on board

Inicio de funcionamiento

Adquisición de datos

Almacenamiento de datos

Reseteo de valores

Fin de funcionamiento

Creación documento PIDS.txt

Captura de fotografías

Figura 41. Flujograma de funcionamiento para módulo de almacenamiento.

Luego de extraer las 2 micro sd con las cuales cuenta el módulo, se importa esos datos a la

computadora y por ende a la interfaz. Donde cada una recibe un tratamiento diferente dentro de

la interfaz mientras que para la lectura de las fotos se debe definir el formato de la imagen que

para este caso son jpg Labview no tiene problemas para leer este tipo de formatos de imagen,

mientras que para los datos si se debe seguir 1 proceso, puesto que el archivo generado esta

creado en forma de cadena de texto separado por comas cada dato y en un orden que se define en

la programación.

Entonces una vez ingresado en el path para que Labview lea el archivo txt pasa por un

proceso de clasificación de datos, para ello se deben crear arrays individuales para cada dato, en

este caso son 21 datos. Cada array tiene el nombre del dato que le corresponde, una vez se indica

a Labview que reconozca el carácter de la coma (,) y cada vez que lo encuentre tome los datos

anteriores a este y los guarde en uno de los array y asi con cada dato hasta completar los 21

64

arrays. Una vez hecho esto se agrupa estos arrays en un clúster para poder llevarlos a cada una de

las funciones como lo son las gráficas, el simulador, la tabla de datos mediante variables locales.

Desarrollo de software en programa LabVIEW

Importación de datos Carga doc.

PIDS.txt

Comparación de valores gestión del motor mediante

curvas

Simulación de datos de viaje

Tabulación de todos los valores

Generación de reporte

Figura 42. Flujograma de funcionamiento para la interfaz en Labview.

3.2.2 Programación para el módulo de almacenamiento de datos.

El código de programación mediante Arduino, permite la toma de datos a bordo del vehículo,

mediante comandos, PIDs, librerías e instrucciones. De esta manera se puede interpretar la

información proveniente de la ECU del vehículo y de los demás dispositivos conectados con lo

son el GPS, acelerómetro, sistema de marcha y freno para posteriormente almacenar esta

información en un documento “.txt”, en el cual se guarda datos como: fecha, hora, ubicación,

65

aceleraciones de ejes x,y,z, velocidad, rpm, temperatura del motor, MAP, voltaje de batería,

marcha y freno. Conjuntamente al módulo se programa una cámara en otra placa la cual

almacena fotografías del trayecto en formato “.jpg”.

Programación en placa Arduino Mega

Importación de librerías y declaración de variables

Configuración comunicación OBDII (I2C) y GPS (UART)

Sincronización OBDII y GPS Pulso para Arduino Mini

Encendido cámara fotográfica

Adquisición datos OBDII

Adquisición datos GPS

Adquisición otros datos

Almacenamiento de todos los datos

Ejecuta comando OBD.begin

Ejecuta comando GPS.available

SI

SI

Ejecuta comando accelgyro.initialize

SI

Creación documento PIDS.txt

Fin del ciclo de programación

Figura 43. Flujograma de proceso para el módulo de almacenamiento de datos.

El funcionamiento del módulo OBDII conjuntamente con la placa Arduino Mega para la

obtención de datos de gestión electrónica del motor del vehículo, se la realiza mediante un

código de programación en la cual es necesaria la importación de ciertas librerías, que permiten

realizar instrucciones de funcionamiento. También es necesario realizar la declaración de las

variables que serán utilizadas durante todo el código para la obtención de valores (Figura 44).

66

Los valores de gestión electrónica del motor se los obtiene mediante PIDS que dependiendo

del vehículo que se emplee se pueden añadir más, estos datos se adquieren mediante los

comandos de la librería <OBD2UART.h>. Para obtener estos valores es necesario conocer a

detalle la lista de PIDS que conforman el sistema de diagnóstico a bordo del vehículo. Bajo la

instrucción readPID () se indica a la placa que es lo que queremos leer, además se debe agregar

dentro de los corchetes el PID correspondiente del cual deseemos obtener el valor, por ejemplo,

readPID (PID_SPEED) como se muestra en la (Figura.45).

Figura 44. Librerías y variables incluidas en el código Arduino.

67

Luego de enlazarse a la Ecu del vehículo, el módulo comienza a leer la lista de PIDs

preestablecida en la programación y comparar con las señales del OBD una vez comparada, si la

señal del OBD corresponde a alguno de la lista, empieza a tomar su valor correspondiente, este

proceso lo realiza para cada uno de los PID de la lista. Todo este proceso se debe realizar en un

lapso de 1 segundo que es el tiempo de captura y el tiempo en el que debe completar la cadena de

datos con los valores de los demás dispositivos conectados.

Los valores son impresos en el archivo txt uno seguido del otro, solamente separados por una

coma y guardados en la micro sd principal. La lista de PIDs puede ser modificada para incluir

más o menos PIDs sin embargo mucho depende si la computadora del vehículo le permite

acceder o no, dicho esta para este caso se opta por seleccionar e incluir aquellos PID más

comunes y de los que se puede acceder en el vehículo Chevrolet Aveo como lo son: rpm,

velocidad, ect, temperatura de admisión, tps, map.

Figura 45. Llamado de funciones mediante PIDs.

68

Adquisición datos OBDII

Configurar comunicación OBDII

Verificación OBDII este listo para su uso

Lectura de datos (PID)Instrucción

obd.read(PID,value)

Con

obd.read(PID_RPM,value)

Almacenamiento de datos

Instrucción myFile.print(value)

Con

Escribir datos en documento PIDS.txt

SI

Guardar documento en microSD “1”

Figura 46. Flujograma de lectura de PIDs y adquisición de datos.

Los datos como fecha, hora, latitud, longitud y altitud son proporcionados por el receptor GPS

externo pero que trabaja conjuntamente con módulo a través de instrucciones de la librería

<TinyGPS++.h>. Para determinar la hora en nuestro país Ecuador se debe restar 5 horas en la

programación ya que el dispositivo GPS nos brinda la hora del meridiano de Greenwich o GMT

mientras que para Ecuador la hora corresponde al GMT-5. Los demás datos los obtenemos bajo

la instrucción gps.date(), gps.time(), gps.location(), tal como se muestra en la (Figura 47).

69

Adquisición datos GPS

Configurar comunicación GPS

Verificación GPS reciba datos de satélites

Lectura de datos GPS

Fecha

Hora

Posición

DíaMesAño

HoraMinutoSegundo

LatitudLongitud

Almacenamiento de datos GPS

SI

Escribir datos en documento PIDS.txt

Guardar documento en microSD “1”

Figura 48. Flujograma de adquisión del GPS.

Figura 47. Código de llamado para la función del receptor GPS.

70

El receptor GPS al igual que los datos de los PID se programa para que capture datos cada 1

segundo y los tenga listos para enviar para completar la cadena de datos. La sincronización de

este receptor es automática cuando se lo alimenta con los 5v necesarios para su funcionamiento.

Los datos de hora y fecha que proporciona este receptor son separados en datos individuales de

esta forma (día, mes, año, hora, minuto, segundos) más los datos de latitud y longitud, esto para

facilitar su extracción y clasificación cuando sea importado a la interfaz de Labview.

Los valores de aceleraciones en los 3 ejes son proporcionados por un micro controlador

integrado en el conector OBDII, mediante los comandos e instrucciones de las librerías

<MPU9150.h> e <I2Cdev.h>. Para la lectura de los valores de aceleraciones en los 3 ejes es

necesario utilizar la instrucción readAccel (ax, ay, az) tal como se muestra en la (Figura.49).

Los datos de aceleración se pueden obtener de 2 maneras, la primera es hacer una lectura

directa y conjunta con la librería del OBDII mediante un comando incluido en esta, sin embargo,

si la lista de PIDs incluidos en la programación es larga puede causar que la lectura del

acelerómetro no se complete por saturación. Por la razón expuesta se opta usar la segunda opción

de lectura que es hacerlo independiente del OBD mediante su propia librería y anexándola a la

cadena del resto de datos.

Figura 49. Código de llamado para la función del acelerómetro.

71

Adquisición datos Acelerómetro

Declaración variables de 3 ejes

Verificación Acc inicialice su comunicación

Lectura de datos Acc

Eje X

Eje Y

Eje Z

Almacenamiento de datos Acc

SI

Escribir datos en documento PIDS.txt

Guardar documento en microSD “1”

Adquisicion de datos Acc

Instrucción obd.readAccel(ax,ay,az)

Con

Figura 50. Flujograma de adquisición de datos del acelerómetro.

Para conocer la posición de cada marcha y la activación del pedal de freno se hace uso de

sensores de fin de carrera y pulsadores con configuración pull up. La programación del código

nos brinda la información de activación mediante la configuración de pines digitales en la placa

Arduino Mega. Determinando el cambio de estado del sensor y pulsador de LOW a HIGH

conocemos la marcha o pulsación de freno. El cambio de estado lo podemos observar en la

siguiente imagen.

72

A estos códigos se les agrega comandos que gobiernen su ejecución tanto para el OBD, GPS,

freno/marcha y acelerómetro, para esto se deben crear botones de acción y mensajes de

comprobación. El primer mensaje de comprobación incluido en la programación tiene por

objetivo indicar al usuario el estado de la conexión entre la Ecu del vehículo y módulo, para ello

se verifica si los pines utilizados tanto para entrada y salida y sus valores iniciales antes de

cambiar de estado responden a la comunicación serial para de esta manera realizar el envío de

datos de ser así debe mostrar el siguiente mensaje “OBD listo” esto se consigue mediante la

instrucción if.

Para pasar al estado grabación se requiere programar a un botón, esto se consigue metiendo

todos los códigos indicados anteriormente dentro de un ciclo infinito que se repita únicamente

cuando este botón cambie de estado y para comprobar que su ejecute muestre un mensaje de

“GRABANDO” en la pantalla. Para los demás botones de acción como lo son el de detención y

el de reinicio se realiza un proceso similar en cual se debe ingresar el código dentro de un bucle

donde detecte el cambio de estado del botón y que muestre su respectivo mensaje para

comprobar su ejecución “FIN DE GRABACION”, “REINICIAR”.

Figura 51. Código para la función de marchas y freno.

73

Programa

Definición de variables

Configuración pines de entrada/salida, velocidad de transmisión de datos

* Int* Uint16_t* Long

Serial.begin()Serial2.begin()

*Unsigned Int* Byte* Uint8_t*Char

pinMode(x,OUTPUT)pinMode(x,INPUT)

Verificar recepción de

datos

OBDII listo GPS listo

Espera por recepción de datos

SINO

Adquisición datos OBDII, GPS, otros datos.

Muestreo hora y cantidad de datos en pantalla

GrabarAlmacenamiento de datos

en microSD “1”

SI

Fin grabaciónCreación documento

PIDS.txt en microSD “1”

Muestreo de datos para una nueva grabación

SI

Los datos se guardan en el archivo de texto según el siguiente orden separado únicamente por

comas (,): N° datos, día, mes, año, hora, minutos, segundos, aceleración en x [m/s2], aceleración

en y [m/s2], aceleración en z [m/s

2], latitud, longitud, revoluciones del motor [min

-1], velocidad

[km/h], ECT [°C], temperatura de admisión [°C], TPS [%], voltaje de batería [Voltios], MAP

[kg/cm2], posición de la marcha y estado de freno [on/off].

Figura 52. Flujograma de ejecución para el módulo de almacenamiento de datos

74

Tabla 15. Formato trama de datos de módulo de almacenamiento

FORMATO TRAMA DE DATOS DEL MÓDULO DE ALMACENAMIENTO

1,23,1,2017,10,36,36,13088,13619,847,0.0000,0.0000,825,0,76,35,0,13.50,34,1,1,

2,23,1,2017,10,36,37,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,853,0,76,35,0,13.50,33,1,1,

3,23,1,2017,10,36,38,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,838,0,76,35,0,13.50,33,1,1,

4,23,1,2017,10,36,39,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,854,0,76,35,0,13.50,33,1,1,

5,23,1,2017,10,36,40,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,826,0,76,35,0,13.50,34,1,1,

6,23,1,2017,10,36,41,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,848,0,76,35,0,13.50,33,1,1,

7,23,1,2017,10,36,42,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,836,0,76,35,0,13.50,33,1,1,

8,23,1,2017,10,36,43,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,831,0,76,35,0,13.50,33,1,1,

9,23,1,2017,10,36,44,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,838,0,76,35,3,13.50,37,1,0,

10,23,1,2017,10,36,45,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,1197,0,77,35,0,13.50,38,1,0,

11,23,1,2017,10,36,46,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,722,0,77,35,2,13.50,47,1,0,

12,23,1,2017,10,36,47,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,1036,3,77,35,5,13.50,39,1,0,

13,23,1,2017,10,36,48,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,1382,6,77,35,6,13.50,36,1,0,

14,23,1,2017,10,36,49,13088,13619,847,0.3344,-78.1202,1613,9,77,35,0,13.50,24,1,0,

3.3 Diseño de la interfaz en Labview.

Esta interfaz se diseña para que el usuario pueda visualizar y analizar los datos obtenidos por

el módulo de almacenamiento de datos on-board para taxis. Cuenta con funciones como filtrado

de datos por hora, gráficas, simulador, visualizador de fotos, tabla de datos e incluso puede

generar un reporte en Excel con todos los datos recolectados. Cada función dentro de esta

interfaz posee botones de acción (play, stop, reset), para que al iniciar el programa todas estas

funciones solo estén activas cuando el usuario lo requiera. Además, evita problemas de

ralentización o congelamiento del programa, esto es debido a que Labview es un programa que

hace uso de muchos recursos del pc para su funcionamiento.

75

Diseño de interfaz Labview

Portada

Guía/Configuraciones

Gráficas comparativas

Simulador

Nombre del proyecto

* Selección path Fotos * Selección path OBDII

* Filtrado datos por hora* Carga de datos

Límites de hora

SI

SI

Selección de parámetros a comparar

Gráfica mixta e individuales

Indexado de parámetros para simulación

Tabulación de valores máximos y mínimos

PIDS, acc, marcha-freno

Visualizador de fotos

Selección de fotos anterior-siguiente

Tabla de datosTabulación de valores PIDS,

GPS, acc, marcha-freno Generación de reporte

.csv

Figura 53. Flujograma de funciones para la interfaz de Labview.

3.3.1 Panel frontal de la interfaz en Labview.

Esta es la parte donde el usuario interactúa con el programa y los datos recolectados. El panel

frontal de la interfaz esta echa en un tab control de Labview, cuenta con 7 páginas o ventanas

cada una con diferentes funciones. Las 7 páginas que componen este programa son:

a) Portada. – Es la página principal del programa, contiene algunos datos informativos

acerca del proyecto.

b) Guía/Configuración/Filtrado. – Aquí se presenta una breve guía de uso para el uso del

programa, además en el apartado de configuración permite seleccionar los archivos de

datos obtenidos por el módulo para cargarlos en el programa y la herramienta de filtrado

por hora.

76

c) Gestión electrónica del motor. – Con los datos precargados, esta función permite

visualizar en una gráfica las curvas de comportamiento de 2 sensores que el usuario

seleccione.

d) Graficas Comparativas. – Al igual que en la página anterior aquí también se puede

visualizar las curvas de comportamiento de los sensores por separado.

e) Simulador. – Esta función permite realizar una simulación de los datos obtenidos, tal

como si fueran en tiempo real.

f) Visualizador de fotos. – Esta función permite ver todas las fotos captadas con la cámara

de tráfico incorporada al módulo de almacenamiento de datos, si se desea hacer un

análisis más detallado de ellas.

g) Tabla de datos. – Esta función permite organizar y clasificar todos los datos

recolectados en una tabla, que posteriormente puede ser trasformados en un reporte de

Excel.

Figura 54. Panel Frontal de la interfaz en Labview.

77

3.3.2 Configuración y filtrado de datos por hora.

Configuración y filtrado de datos por hora

Abrir dirección en path fotos

Lectura de instrucciones

Abrir dirección en path OBDII

Cargar Datos y filtrado

Borrar extensión de imagen D:\DCIM\x.jpg

D:\DCIM

G:\PIDS.txt

Led Datos listos encendido

SI Selección de Hora-Minuto

Cargar

Tramo de datos dentro de hora-minuto seleccionados

Carga de todos los datos

NO

MicroSD “1” 8GB

MicroSD “2” 4GB

Figura 55. Flujograma de configuración y filtrado de datos.

Esta parte es la base del funcionamiento de todo el interfaz, puesto que aquí se selecciona las

rutas de los archivos necesarios para la ejecución de todas las funciones de la interfaz. En la parte

izquierda se encuentra una mini guía y consejos para el correcto uso de la interfaz, en la parte

derecha se encuentre el apartado de configuración el cual consta de 2 path para seleccionar la

ruta del archivo txt y la ruta de la carpeta que alojan todas las fotografías captadas por la cámara.

Bajo esta se encuentra la herramienta de filtrado de datos por hora, que permite al usuario

seleccionar el tramo de tiempo del que desea ver los datos, la hora inicial y final deben ser

colocados por el usuario manualmente y para que este sepa el tiempo en el que puede realizar

este filtrado en la parte superior se indica la hora de inicio y de fin de la prueba (Figura 56).

78

El código para la herramienta de filtrado por hora se realiza mediante una serie de

comparaciones para definir el rango de datos a continuación se detalla las comparaciones

realizadas:

Si (Hora inicial = valor ingresado y Minuto inicial ≥ valor ingresado) la sentencia 1 es verdadera.

Si (Hora final = valor ingresado y Minuto final ≤ valor ingresado) la sentencia 2 es verdadera.

Si (sentencia 1 y sentencia 2 son verdaderas) continúe, caso contrario repetir el proceso.

De esta manera se identifica los datos que componen ese tramo de datos, para posteriormente

escribirlos en un nuevo clúster de datos que se refrescara cada vez que se ingresen nuevos

valores en la herramienta de filtrado. Cada dato ingresa en un nuevo array y se lo conecta a un

shift register que incrementa la posición para que el siguiente dato se escriba debajo y no se

sobre escriba, este proceso hay que hacerlo con cada dato y asignarles 1 shift register a cada uno

(Figura 57).

Figura 56. Configuración y filtrado por hora (vista panel frontal).

79

3.3.3 Importado y almacenamiento de datos en la interfaz de Labview.

Los datos obtenidos por el módulo se almacenan en la SD en un archivo de formato texto

denominado “PIDS.txt”, todos los datos están ordenados en cadena y separados con comas. El

orden de los datos esta dado de la siguiente manera: contador, día, mes, año, hora, minuto,

segundos, X, Y, Z, latitud, longitud, rpm, velocidad, ECT, Temperatura de admisión, TPS,

voltaje de batería, carga del motor, MAP, marcha, freno (on/off).

Tabla 16. Unidades de los datos obtenidos por el módulo de almacenamiento

Valor Unidad

Dato [°N]

Fecha [D/M/A]

Hora [H: M: S]

Latitud/longitud [Coordenadas]

Aceleración en los ejes X, Y, Z [m/s2]

Revoluciones del motor [min-1

]

Velocidad [km/h]

ECT [°C]

Temperatura de admisión [°C]

Figura 57. Código de filtrado de datos por hora.

80

TPS [%]

Batería [V]

MAP [kg/cm2]

Marchas Posición

Freno On/off

Estos datos son ingresados al programa por medio de file paths, los cuales permiten

seleccionar la ruta del archivo. Una vez seleccionados los archivos se deben clasificar y

almacenar en clusters. Una vez ingresado el archivo tiene que pasar por un programa que actúa

como decodificador reconociendo y eliminando las comas dejando los datos sueltos para

ingresarlos en su array correspondiente. Estos arrays están agrupados en clusters, para ello se

crearon 3 clusters denominados: “DATOS”, “Estados” donde se manejan datos numéricos luego

de realizar la clasificación y extracción de comas más un clúster “datos fecha” que contienen los

datos filtrados por hora, estos son los que se usan en todas las funciones del programa.

Figura 58. Código para importar y almacenar los datos en Labview.

81

Importado y almacenamiento de datos en la Interfaz labview

Obtención cadena de datos

Lectura archivo path OBDII

Codificación

Clasificación de datos

OBDII,GPS,acc, marcha-freno

Vector de todos los datos

Eliminar comas “,” del documeto

Reconocer cantidad de datos

SI SI

Indexado de cada valor

SI

Agrupación de datos

Ordenar valores en bundle by name

SI

Creación cluster

Todos los datos generados

Figura 59. Flujograma de importado y almacenamiento de datos.

3.3.4 Graficas.

Estas graficas permiten ver el comportamiento de la curva de datos de los sensores

monitoreados por el módulo. Para realizar estas gráficas se debe crear 2 sub-menús que contenga

el nombre de todos de todos los sensores y asignarles un caso con un “case structure” en total se

crean 8 casos. Una vez hecho esto se crea una variable local del cluster OBDII que contiene

todos los datos de estos sensores, luego se les asigna los valores de los sensores correspondientes

a cada uno de los casos creados y finalmente se conecta un grafica “x y” a cada salida de los

casos. Debido a que esta grafica requiere la entrada de 2 datos para graficar se crea un caso

especial que contiene los datos del contador, quedando en el eje y los valores de los sensores y

en el eje x el contador como escala de tiempo.

82

De esta manera al seleccionar algún sensor en los sub-menús este llama inmediatamente al

caso que contenga los datos de ese sensor y las gráficas. En las propiedades de cada gráfica se

debe definir el nombre del sensor, así como las unidades en las que están sus valores.

En la siguiente figura se puede observar 2 tipos de botones, el botón play que sirve para

cargar los datos en la gráfica, mientras que el botón refresh permite borrar los datos de la gráfica.

El código de funcionamiento del botón refresh consiste en ingresar un arreglo de ceros a la

misma gráfica, como si estos fueran nuevos valores de este modo se consigue borrar los datos

anteriores.

Figura 60. Código en Labview para graficar los datos.

Figura 61. Grafica de datos en el panel frontal.

83

Gráficas comparativas

Creación de submenús

Lectura datos del Cluster

Asignación de valores a ejes

Graficar (PLAY)

Gráfica inferiorGrafica superior

Eje XSI

SI

Borrar(REFRESH)

Borrar gráficas ilustradas

Selección de datoSelección de dato

Cantidad total de datos

Eje Y

Valores PIDS

SI

Ilustrar datos PIDS en función de cantidad de

datos

Selección de PID

Figura 62. Flujograma para graficar los datos en Labview.

3.3.5 Simulador.

Esta función se lo crea para poder simular todos los datos recolectados por el módulo. El

simulador visto en el panel frontal tiene la apariencia de un tablero de instrumentos de un

vehículo. Consta de 2 indicadores gauge como tacómetros de velocidad y rpm, 1 indicador de

temperatura, 8 indicadores numéricos donde se muestran los valores de (rpm, velocidad,

temperatura del motor, latitud, longitud, ángulos x y z) y 8 indicadores led modificados para

simular las diferentes marchas y el estado del freno.

84

Simulador

Indexado de datos

Lectura datos del Cluster

Tabulación de valores

Simular(PLAY)

Sincronización de valores

Stop(Detención)

Min Max

Simulación de valores cada segundo

Representación visual interactiva

PIDS, GPS, Acc, Marcha-Freno

Reinicio de datos al 1er valor

Figura 63. Flujograma de ejecución para el simulador.

También posee 1 indicador 2D para mostrar las fotos captadas por la cámara en modo

secuencia y un indicador 3D donde se visualiza en un cubo como varían los ángulos

proporcionados por el acelerómetro incorporado en el módulo. Para poder iniciar y detener la

ejecución del simulador se debe presionar los botones de play y stop dispuestos en la parte

superior del simulador, mientras que en la parte derecha se encuentra una tabla donde se

muestran los valores mínimos y máximos como se ve en la (Figura 64).

85

Todos los datos usados en el simulador provienen de los clusters OBII y GPS, para hacer

llegar estos datos se crean variables locales que contienen estos datos y así poder conectarlos a su

respectivo indicador. Mediante estructuras “for loop” auto-indexadas se asegura que se vayan

mostrando dato por dato hasta que se terminen los mismos, esta es una parte fundamental para la

simulación.

En las Figuras 66 y 67 se indica los códigos utilizados tanto para el acelerómetro como para el

indicador de estado de marchas y freno, los cuales funciona independientes del código principal

del simulador sin embargo al presionar el botón de play del simulador los 3 se iniciarán al mismo

Figura 64. Apariencia del simulador en el panel

frontal.

Figura 65. Código principal del simulador.

86

tiempo, esto es debido a que están gobernados por un botón de inicio y de stop común para los 3

códigos.

3.3.6 Visualizador de fotos.

Esta función dentro del programa permite visualizar las fotos captadas por la cámara OV240

instalada en el módulo. En la pantalla frontal se puede observar una pequeña pantalla donde se

visualizan las fotos y 3 botones para interactuar con la interfaz. El botón play carga las fotos

Figura 66. Código del acelerómetro.

Figura 67. Código del indicador de marchas y freno para el simulador.

87

desde la ruta de la carpeta especificada, mientras que los botones anterior y siguiente permite ir

cambiando de foto en foto para un análisis detallado de cada uno de ellas.

En la siguiente figura se puede ver el código hecho en Labview para recrear esta función en el

programa. Para lo cual se usa una estructura case y se crea 5 casos posibles. El primer caso es el

encargado de leer la ruta de las fotos, el segundo caso determina la función de cada botón, el

tercer caso es el encargado de leer y redimensionar las fotos para mostrarlas en la pantalla

pequeña del panel frontal, el cuarto caso es un caso vacío que indica que el programa no debe

hacer nada si no se cumple alguna condición del segundo caso y el quinto caso solo actúa cuando

se produce algún error.

Figura 68. Visualizador de fotos (vista del panel frontal).

Figura 69. Código en Labview para el visualizador de fotos.

88

Visualizador de fotos

Visualización de fotos en simulador

Lectura archivo path Fotos

Conversión tamaño de

imagen

Visualizador de fotos

Cambio de fotografías temporizado

SimuladorVisualizador

Selección de imagenSiguienteAnterior

Sincronizar con datos Cluster

SI

SI

SI

SI

Figura 70. Flujograma para el visualizador de fotos.

3.3.7 Tabla de datos.

Como se menciona en la parte del almacenamiento de datos el archivo de datos utilizado en

este programa viene ordenado y separado por comas a manera de codificación. La función de

esta tabla dentro de este programa es decodificar estos datos y clasificarlos en cada una de las

columnas asignadas con cada uno de los nombres de cada sensor y dato que el módulo puede

obtener y almacenarlo.

La siguiente figura muestra la tabla de datos creada en el panel frontal del programa, a cada

una de las columnas se les asigno el nombre del dato correspondiente. Posee 4 botones de

interacción, el botón Datos permita cargar todos los datos y visualizarlos en la tabla, el botón

limpiar vacía la tabla de datos, el botón de reporte permite importar todos los datos de la tabla en

Labview a una tabla de Excel para generar un reporte con todos los datos y el botón de borrar

elimina el archivo de la tarjeta sd.

89

El dato “time” de la primera columna corresponde a los datos del contador, el cual sirve como

referencia del tiempo de muestra, puesto que muestra que el intervalo de toma de datos se realiza

cada 1 segundo. En la figura 72 se puede observar cómo llegan los datos a la tabla, a través de

variables locales de los clusters creados en Labview que contienen todos los datos cargados al

programa. Los datos llegan a su respectiva columna mediante un “index array”, todos llegan de

manera directa a la tabla a excepción de los datos de fecha/hora que se les da un formato antes de

ingresar a la tabla y los datos que correspondientes a los ejes x, y, z los cuales se deben dividir

para 3600, esto debido a que el dato llega en grados/segundo.

Figura 71. Tabla de datos en Labview (Panel frontal).

Figura 72. Código de la tabla de datos en Labview.

90

La ( Figura 73) muestra el código empleado para generar el reporte en Excel, esto se puede

lograr mediante el uso de las librerías del “Report Generation Tool” de Labview. Este reporte

solo se genera al presionar el botón reporte de la pantalla frontal.

Tabulación de datos

Tabulacion

Lectura datos Cluster

Selección de datos

Cargar(PLAY)

Editar títulos por columna

Obtención valoresPIDS, GPS, Acc, Marcha-Freno

Cargar todos los valores en el orden determinado por columna

Organización de valores por

columna

SI

SI

SI

SI

Generar(REPORTE)

Creación documento .csv de todos los datos tabulados

SI

Figura 74. Flujograma para generar la tabla de datos.

Figura 73. Código en Labview para generar el reporte en Excel.

91

3.4 Adaptabilidad a sistemas instalados en taxis.

Si bien este dispositivo está diseñado para recolectar datos del vehículo, cuenta con varios

sistemas acoplados a él, como GPS y la cámara a bordo. Partiendo de este punto de vista se

puede adaptar este módulo a los sistemas que los taxis ya poseen instalados para obtener un

registro de datos más amplio. Los sistemas disponibles en los taxis y que puede integrarse al

módulo de almacenamiento son:

Taxímetro

Radio de comunicación.

Un taxímetro basa su funcionamiento en el cobro por distancia recorrida, para conocer la

distancia requiere de los datos de velocidad y tiempo para calcular dicha distancia. Si se integra

este módulo al sistema de taxímetro no se requiere realizar estos cálculos porque este módulo

permite obtener el dato de distancia directamente del conector OBDII del vehículo mediante la

instrucción (PID_DISTANCE). Únicamente se requiere enviar este dato al taxímetro para que

este calcule el valor de cobro.

Para poder integrar este módulo de almacenamiento a la radio de comunicación, se requiere

implementar un módulo de grabación de audio (HiLetgo ICSH041A 4 Channel) al pulsador del

radio de comunicación para comenzar la grabación de la conversación entre el conductor y la

central de servicio y almacenar el audio en una memoria. Para usar estos datos conjuntamente

con los datos del módulo, evitando así la invasión de conexiones en el sistema de radio

comunicación existente en taxis, similar a las grabaciones de audio de una caja negra.

Figura 75. Grabador de audio HiLetgo ICSH041A 4 Channel.

Fuente: (Ebay, 2016)

92

La adaptabilidad del sistema de cámaras monitoreado por el ECU 911 al módulo es posible,

pero requiero del desarrollo de un software y programación de un bucle independiente solo para

el procesamiento de video y esto genera un elevado costo de desarrollo y un lapso de tiempo para

ejecutar un poco extenso. Por esta razón se desarrolla un sistema independiente de captura de

imágenes del entorno frontal del vehículo con un muy bajo costo y una calidad de captura

considerablemente buena.

3.5 Mejoras para el módulo de almacenamiento de datos.

Si bien este módulo está diseñado para adquirir y almacenar una trama compuesta de 21 datos

y cumple con este objetivo, la posibilidad de ampliar este registro de datos y hacer de este

dispositivo un sistema más completo es una buena opción. Entre los sistemas que pueden

mejorar la funcionalidad de este módulo tenemos:

Sistema de cámaras para el interior del vehículo.

Grabadora de audio.

Taxímetro.

Sensores de proximidad (para aparcamiento).

Indicadores led para advertencia (sobrepasar límites de temperatura, rpm, velocidad).

Sensor de contacto (para controlar el uso cinturón de seguridad).

Sistema de bloqueo del vehículo.

93

CAPITULO IV

4. Pruebas de Funcionamiento y análisis de datos obtenidos.

4.1 Pruebas de funcionamiento de la pantalla.

El módulo de almacenamiento de datos cuenta con una pantalla LCD de 3,2” pulgadas. Esta

pantalla se alimenta del voltaje que obtiene del conector OBDII, cuando la pantalla se ha

encendido aparece un menú con datos informativos como: Universidad Técnica del Norte,

Ingeniería Automotriz, FICA, Módulo de Almacenamiento de datos On-board más un aviso que

indica que se está estableciendo la conexión al OBDII del vehículo e indicando cuando el

dispositivo está conectado y listo para su uso (Figura 76). Este menú solo será visible cuando se

conecte el módulo al vehículo luego de presionar el botón inicio pasa automáticamente a la

siguiente página.

La segunda pantalla solo es visible cuando se presione el botón de inicio su funcionamiento,

esta permanece activa mientras el módulo este grabando, aquí se puede observar algunos datos

como hora y la cantidad de datos que ha guardado con una imagen de fondo de un taxi (Figura

77).

Figura 76. Portada del Módulo de almacenamiento de datos.

94

4.2 Prueba de comunicación del OBDII.

Efectuada la conexión del conector OBDII a la ranura I2C de la pantalla LCD, se comprueba

el envío y recepción de datos requeridos para el almacenamiento de los diferentes parámetros en

el módulo, ya que mediante este conector OBDII se adquiere datos de velocidad, revoluciones,

temperatura del motor, apertura mariposa aceleración, voltaje de batería que son los PIDs

genéricos habilitados. Además, los datos de aceleraciones en los ejes x, y, z provenientes de

acelerómetro integrado en el conector. Estos valores que son muy importantes para analizar el

estado del vehículo luego de un viaje. Los valores se visualizan mediante comunicación serial

entre el módulo OBDII y la placa Arduino Mega 2560. En la (Figura 78) se puede observar los

datos recibidos del conector OBDII.

Figura 78. Datos OBDII a través de monitor serial

Figura 77. Aspecto de la segunda pantalla.

95

4.3 Prueba de comunicación del sistema de estado de marcha y freno.

Efectuadas las conexiones de cada sensor fin de carrera usando pines digitales en la placa

Arduino Mega, se comprueba la recepción de datos a través de lectura digital de cada

componente. Con este sistema se reconoce la posición de la palanca de cambios y pulsación del

pedal de freno. Los valores son visualizados mediante comunicación serial entre la placa

Arduino Mega 2560 y el sistema marcha-freno. Para cada marcha se le asigna el valor

correspondiente a la marcha, mientras que para el estado del freno solo hay 2 valores posibles 1

cuando esta accionado y 0 cuando no lo está.

Figura 79. Datos sistema marcha-freno a través de monitor serial.

4.4. Prueba de comunicación del módulo GPS.

Efectuada la conexión del módulo GPS a la ranura Serial2 de la pantalla LCD, se comprueba

el envío y recepción de datos requeridos puesto que, mediante GPS se adquiere valores de fecha,

hora y ubicación, valores importantes para organizar todos los datos obtenidos por el OBDII. Los

valores se visualizan mediante comunicación serial entre el módulo GPS y la placa Arduino

Mega 2560.

96

Figura 80. Datos GPS a través de monitor serial

4.5 Prueba de comparación de valores.

Efectuadas las conexiones de todos los implementos que conforman el módulo de

almacenamiento de datos, se comprueba la recepción de datos mediante la visualización de

valores adquiridos de cada implemento en la pantalla LCD, y se verifica en el tablero de

instrumentos del vehículo si los datos ilustrados en la pantalla poseen variación con los valores

que brinda el vehículo al conductor. Como se puede observar en la siguiente tabla comparativa.

Tabla 17. Comparación de valores del módulo de almacenamiento.

COMPARACIÓN DE VALORES MÓDULO DE ALMACENAMIENTO

VELOCIDAD DIFERENCIA [km/h]

Velocidad de 21 [km/h] en

el vehículo.

Velocidad de 20 [km/h] en

el módulo.

Diferencia de 1 [km/h].

97

REVOLUCIONES DIFERENCIA [min-1

]

Vehículo 3400 [min-1

].

Módulo 3459 [min-1

].

No existe diferencia

significativa entre los 2

valores.

TEMPERATURA REFRIGERANTE DIFERENCIA [º C]

Temperatura 90 [ºC]

aproximadamente en el

vehículo ya que no cuenta

con valor digital.

Temperatura 93 [ºC] en el

módulo.

No existe diferencia

significativa entre los 2

valores.

POSICIÓN LAT - LONG DIFERENCIA [º]

Posición del dispositivo

GPS Lat.: 0.3343, Lon: -

78.1205.

Posición Google Earth Lat:

0.334306, Lon: -78.120417.

No existe diferencia entre

los 2 valores.

98

4.6. Prueba de funcionamiento de los botones de operación.

El módulo de almacenamiento de datos cuenta con 3 botones fiscos de operación ubicados en

lado izquierdo del módulo, 1 de color verde y 2 de color rojo. Estos botones permiten seleccionar

los 3 tipos de estado en los que opera el módulo de almacenamiento de datos. Los tres estados de

operación se pueden observar en la (Tabla 18).

Tabla 18. Botones de operación

BOTÓN FUNCIÓN

1er

Botón (VERDE) Muestra en la pantalla el texto “GRABACIÓN ON”,

abre el documento “txt” y da comienzo a la grabación

de datos.

2do

Botón (ROJO) Muestra en la pantalla el texto “GRABACIÓN OFF”,

cierra el documento con todos los valores obtenidos.

3er

Botón (ROJO) Muestra en la pantalla el texto “REINICIA” y

devuelve todos los valores del contador a su estado

inicial 0 para una nueva grabación.

El primer botón verde es el encargado de iniciar la grabación de datos, cuando este botón es

accionado pasa primero a una pantalla con el mensaje “SINCRONIZANDO” esta pantalla tiene

como objetivo retrasar la captura de datos, mientras la cámara se enciende y cambia de modo

video a modo fotografía, esta pantalla esta activa durante 9 segundos que es lo que le toma a la

cámara estar lista para la grabación. De esta manera se asegura que la tanto la cámara como el

módulo empiecen a grabar al mismo.

99

Después de esos 9 segundos pasa automáticamente a la pantalla de inicio de grabación donde se

muestra el mensaje “GRABANDO” en la segunda pantalla. Al accionar este botón la pantalla

también se activa e inicia la captura de fotos mediante la cámara integrada al módulo.

Figura 81. Mensaje de sincronizando en la pantalla.

Figura 82. Botón de inicio y test de mensaje en la pantalla.

100

Inicio grabación

Presiona botón grabar

Visualización segunda pantalla

SI

Enunciado GRABANDO

HORADATOS

Apertura del documento PIDS.txt

Adquisición de todos los datos

Pulso de encendido cámara

SI

Figura 83. Flujograma de ejecución del botón de inicio.

El segundo botón rojo es el encargado de detener la grabación de datos. Este botón detiene el

contador de los datos hasta ese instante para posteriormente volver a contar desde ese valor

cuando se inicie de nuevo la grabación. Cuando es accionado muestra un mensaje el siguiente

mensaje en la pantalla “FIN DE GRABACION”.

Figura 84. Botón de detención y test de mensaje en la pantalla.

101

Presiona botón fin

Visualización segunda pantalla

SI

Enunciado FIN DE GRABACIÓN

HORADATOS

Cierre de documento PIDS.txt

Pulso de apagado cámara

Fin de grabación

Almacenamiento de documento en microSD "1"

SI

Figura 85. Flujograma de ejecución del botón Fin de grabación.

El tercer botón de color rojo tiene como función resetear el valor del contador, usado como

número de registro. Cuando se inicia una grabación nueva el contador empieza en valor 0 y se irá

incrementando segundo a segundo que es el tiempo de muestreo entre toma y toma de datos.

Cuando se detenga la grabación el contador se detiene, pero no se borra el valor del contador, si

no que se almacena el ultimo valor, para cuando se vuelva a iniciar la grabación continúe con el

valor del último registro, solo cuando se accione este botón se regresa a 0 este valor del contador.

Este botón muestra al ser accionado muestra el siguiente mensaje “REINICIANDO”.

Figura 86. Botón de reinicio y test de mensaje en la pantalla.

102

Presiona botón reinicio

Visualización segunda pantalla

Enunciado REINICIANDO

HORADATOS

Reinicio

Reinicio de valores a 0

SI

Figura 87. Flujograma de ejecución del botón de reinicio.

4.7 Prueba de funcionamiento módulo de almacenamiento de datos

El módulo de almacenamiento de datos basa su funcionamiento en la adquisición de datos en

tiempo real y almacenamiento de los mismos más los elementos acoplados a éste. En la pantalla

se muestran un fondo con una imagen de un taxi, y en la parte inferior la hora actual que entrega

el receptor GPS y la cantidad de datos que va obteniendo esto es útil saber si se quiere reiniciar

el historial de datos a 0 para iniciar una nueva prueba

Figura 88. Funcionamiento módulo de almacenamiento

103

Este módulo tiene la capacidad de almacenar hasta 2dias de grabación continua, esto es

posible al usar la capacidad de la memoria EEprom de la placa arduino mega. Esta memoria

permite mantener almacenado un valor de registro para continuar desde ese punto si el usuario

detuvo la grabación y vuelve a activar la misma.

4.8 Prueba de funcionamiento de la cámara.

La cámara que trabaja conjuntamente con el módulo de almacenamiento de datos, inicia la

captura de imágenes cuando recibe la orden de la placa principal al iniciar la grabación, un

disparo de un relé cambia de modo video que es su modo por defecto al de fotos. Las fotos que

captura las guarda en formato .jpg con calidad de 2megapixeles y las almacena en una sd

independiente de la de los datos, con un lapso de tiempo entre captura y captura de 1.5 segundos,

para facilitar el procesamiento de imagen del controlador que posee el sistema y brindar una

imagen clara del panorama que se encuentre frente al vehículo, la cual sirve de evidencia para

verificación de rutas, acontecimientos que se puedan suscitar en un viaje.

Figura 89. Archivo de texto generado por el módulo de

104

El módulo de almacenamiento de datos posee el pin digital 18 del arduino Mega como salida,

para enviar el pulso de encendido cuando se presiona el botón verde de grabación de datos para

una correcta sincronización de encendido para el almacenamiento de todos los datos, además el

sistema fotográfico se encuentra configurado con el pin digital 3 del arduino Nano como entrada

para leer el pulso y comenzar con el proceso de funcionamiento indicado a continuación.

Sistema de captura de fotografías

Encendido del sistema

Pulso de encendido del Arduino Mini a la cámara

SI

Cambio de estado video - fotografía

Captura de fotografías

Almacenamiento de fotografías en microSD “2”

Apagado del sistema

Figura 91. Etapas de funcionamiento de la cámara.

Figura 90. Calidad de imagen (2mp).

105

4.9 Uso de datos y dinámica del equipo para futuras aplicaciones.

El módulo de almacenamiento de datos provee información que permite monitorear cuál fue el

comportamiento de funcionamiento del motor, marcha, estado de freno, ubicación del vehículo,

aceleraciones en ejes X, Y, Z. Adquirida toda la información se almacena en un documento .txt,

se separa los valores y organiza mediante columnas para una mejor interpretación valor-unidad

como se puede observar en la tabla. Estos valores se pueden utilizar para evaluar ciertas

condiciones como: rendimiento del vehículo, condiciones de manejo.

Tabla 19. Tabulación de datos almacenados y sus unidades

Datos Día Mes Año Hora Minuto SegundoAcel X

[m/s2]

Acel Y

[m/s2]

Acel Z

[m/s2]

Latitud Longitud

1 23 1 2017 10 36 36 880 1588 -14780 0.3344 -781.202

2 23 1 2017 10 36 37 820 1364 -14960 0.3344 -781.202

3 23 1 2017 10 36 38 804 1304 -14936 0.3344 -781.202

4 23 1 2017 10 36 39 1008 1588 -15048 0.3344 -781.202

5 23 1 2017 10 36 40 812 1268 -15064 0.3344 -781.202

6 23 1 2017 10 36 41 884 1208 -15072 0.3344 -781.202

4.9.1 Desempeño del vehículo

Los datos como velocidad, revoluciones, posición de marcha, activación freno, temperatura

del refrigerante del motor y tiempo se puede utilizar para generar informes estadísticos del

comportamiento del vehículo, así como el desempeño realizando pruebas como:

Tiempo de aceleración entre rangos 0-100 [km/h] 0-160 [km/h]

Tiempo de respuesta frenado del vehículo en rangos 100-0 [km/h] 160-0 [km/h]

Comportamiento dinámico del vehículo

Registro de temperatura a altas revoluciones

Respuesta de aceleración [apertura mariposa-aumento de revoluciones]

Rangos de velocidad-rpm por cada marcha [km/h-rpm / marcha]

Revolucione

s RPM

Velocida

d km/h

Temperatura

Refrigerante

°C

Temperatur

a Admisión

°C

Apertura

mariposa

%

Voltaje

Batería

V

Presón

Admisión

kg/cm2

March

a

Fren

o

825 0 76 35 0 13.50 34 1 1

853 0 76 35 0 13.50 33 1 1

838 0 76 35 0 13.50 33 1 1

854 0 76 35 0 13.50 33 1 1

826 0 76 35 0 13.50 34 1 1

106

Se realiza estos tipos de pruebas para conocer de manera fiable el comportamiento del

vehículo a la altura en la cual se desempeña, y así se compara con la información del vehículo

proporcionada por la casa comercial ya que esta información se encuentra determinada con el

vehículo desempeñándose a nivel del mar.

4.9.2 Hábitos de conducción

Para realizar una guía la cual contenga puntos a considerar para llevar un buen hábito de

manejo, se toma los datos del módulo de almacenamiento como velocidad, revoluciones,

posición de marcha, estado de freno, hora y fecha. Con estos datos se realiza una tabla de

comparación en la cual se puede observar fecha-hora y los datos obtenidos durante ese transcurso

de tiempo de la prueba.

En la tabla generada se determina los rangos de velocidad que alcanzo el conductor, los

rangos de revoluciones a las cuales sometió al vehículo, la marcha posicionada y la cantidad de

veces que fue pulsado el freno. Con la tabulación de estos valores determinamos excesos de

velocidad, aceleraciones bruscas, sobreesfuerzos de revoluciones al motor, posicionamiento de

marcha fuera de revoluciones optimas de desempeño y abuso de pulsación de freno ya que todos

estos parámetros generan malos hábitos de manejo y un deterioro temprano de los sistemas del

vehículo.

Tabla 20. Hábitos de conducción

Malos hábitos de conducción

Parámetro Hábito

Velocidad Aceleraciones bruscas

Revoluciones Alcanzar alto régimen de

revoluciones

Marcha Mantener una misma marcha en

altas revoluciones

Freno Abuso de pulsación

107

4.9.3 Ciclos de conducción.

Otra aplicación que se le puede dar al módulo de almacenamiento es usar los datos obtenidos

para definir ciclos de conducción. Un ciclo de conducción permite conocer el comportamiento de

un vehículo en una región determinada. Basada en datos estadísticos de la velocidad en función

del tiempo.

Tramo Urbano

En un sector urbano la velocidad máxima que puede alcanzar es 40km/h. Durante la prueba la

velocidad máxima alcanzada según los datos es de 36km/h y una velocidad media de 18km/h.

Figura 92. Modelo de ciclo de conducción urbano.

Tramo Interurbano

En un tramo interurbano la velocidad 120 km/h. Durante la prueba la velocidad máxima

según los datos es de 85km/h y una velocidad promedio de 42.3 km/h.

108

Figura 93. Modelo de ciclo de conducción interurbano.

De esta manera se pueden construir varios modelos de conducción con diferentes vehículos y

compararlos entre sí para obtener un perfil de conducción único para vehículos que se desplazan

en la misma zona, estos perfiles son únicamente aplicables a dicha zona porque varían según la

tipografía. Estos ciclos de conducción pueden servir para calcular emisiones generadas, consumo

de combustible, etc.

4.10 Guía de Uso Módulo de Almacenamiento de datos On-board para taxis.

Figura 94. Módulo de almacenamiento de datos on-board.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1

12

23

34

45

56

67

78

89

10

0

11

1

12

2

13

3

14

4

15

5

16

6

17

7

18

8

19

9

21

0

22

1

23

2

24

3

25

4

26

5

27

6

28

7

29

8

30

9

Ciclo de conducción Interurbano

109

4.10.1 Introducción.

El módulo de almacenamiento de datos on-board para taxis se crea para poder recolectar

información y almacenar datos de viaje de cualquier vehículo que disponga de un conector

OBDII y que el protocolo de comunicación sea compatible con el conector. Con el objetivo de

entregar al usuario una herramienta que permita realizar un análisis detallado de las condiciones

de funcionamiento a las que se expone el vehículo durante un viaje. Puede servir de base para

determinar las causas del deterioro o daños en el motor por condiciones de manejo, como

también condiciones que puedan influir en un accidente de tránsito por un inadecuado manejo

del conductor durante el viaje.

4.10.2 Objetivo del manual.

El presente manual de uso tiene como objetivo indicar al usuario las instrucciones de manejo

del módulo de almacenamiento de datos on-board, proporcionándole la información

necesaria que pueda despejar todas las dudas que puedan existir. Comprende:

Modo de instalación y conexión al vehículo.

Modo de operación del módulo.

Almacenamiento de datos del módulo en una tarjeta micro SD

Importado de datos a la interfaz de Labview

Generación de reporte en Excel.

4.10.3 Especificaciones técnicas.

Para un correcto funcionamiento del módulo de almacenamiento de datos on-board para taxis

es necesario cumplir con las siguientes condiciones:

El módulo está diseñado para vehículos livianos que dispongan de un conector OBDII

con protocolos de comunicación compatible con el conector.

El voltaje de funcionamiento del módulo de almacenamiento es de 5V, en ningún

caso debe superarse este valor o proporcionarle un voltaje inferior porque podría

causar un funcionamiento deficiente y generar daños en los componentes del módulo.

Verificar mediante la visualización en la pantalla del módulo de almacenamiento la

cantidad de datos recopilados en cada prueba, así el conductor puede estar seguro de

los datos adquiridos y tomar la decisión de encerar estos valores para un nuevo viaje.

110

Retirar las memorias tanto del módulo de almacenamiento de datos como del sistema

fotográfico.

Tener instalado los programas necesarios para el análisis y compilación de códigos

(Arduino y Labview).

Nota: Este módulo puede ser adaptado a cualquier vehículo con conector OBDII con

protocolo de comunicación compatible, realizando algunas modificaciones en el sistema de

adquisición de posición de marcha y activación de pedal de freno.

4.10.4 Modo de instalación y conexión en el vehículo.

A continuación, se detalla el proceso de instalación del módulo de almacenamiento de datos

y sistema de marcha - freno:

Verifique la ubicación del conector de diagnóstico del vehículo OBD, “la posición

de este conector varía de vehículo en vehículo”.

Nota: Si no encuentra el conector diríjase al manual de propietario para encontrar la

información necesaria de la ubicación del conector en el vehículo.

Conecte el cable OBDII en el socket de diagnóstico del vehículo y verifique si el led

incorporado en el cable parpadea para conocer que se encuentra bien conectado.

Seguido conecte el cable USB al módulo de almacenamiento en la entrada hembra

ubicada en la parte inferior derecha.

Instale el sistema de posición de marcha y activación de pedal de freno en la palanca

de cambios del vehículo. En este sistema contamos con 5 sensores de fin de carrera,

los cuales nos proporciona 6 cables, uno común- masa de todos los sensores y los 5

restantes nos indica la activación de cada marcha.

Conecte los 6 cables que provienen del sistema de marcha – freno en la parte

inferior izquierda del módulo, allí se encuentra un socket que se conecta

directamente con pines digitales de la placa Arduino Mega.

111

Ubique la antena del módulo GPS en el lugar más estratégico del vehículo que usted

considere. Tomar en cuenta que debe ser un lugar donde permita a la antena obtener

una buena recepción de comunicación con los satélites.

Conecte los 2 cables de alimentación de corriente del sistema de captura de

fotografías en la parte inferior izquierda del módulo, allí se encuentra un socket que

se conecta directamente con pines del Arduino Nano.

4.10.5 Modo de operación del módulo.

A continuación, se detalla los pasos para poner en funcionamiento el módulo de

almacenamiento de datos:

Inserte las memorias micro SD en las ranuras correspondientes de la cámara y la

pantalla, la primera memoria micro SD almacenara todos los datos de funcionamiento,

mientras la segunda SD está destinada únicamente para guardar las fotografías.

Realice la conexión del cable OBDII al socket de diagnóstico del vehículo y el cable

a la ranura USB del módulo, enciéndalo mediante la pulsación de un conmutador

ubicado en la parte izquierda del tablero de instrumentos y mostrará un mensaje en la

pantalla, mientras el sistema reconoce el protocolo y verifica la comunicación con el

OBD.

Figura 95. Socket parte inferior izquierda

112

Una vez que la pantalla nos muestra el enunciado OBD LISTO, se procede a pulsar el

botón de inicio de grabación, este genera un pulso de encendido al sistema de captura

fotográfico además nos mostrara una nueva pantalla en la cual nos muestra un

enunciado que dice SINCRONIZANDO esta pantalla permanece activa durante 9

segundos mientras la cámara se enciende y lista para iniciar las capturas.

Luego de esos 9 segundos cambiara el mensaje por el de GRABANDO en ese

instante tanto la cámara como el módulo comienzan a guardar datos en sus

respectivas micro sd.

Figura 96. Pantalla de inicio.

Figura 97. Mensaje de sincronizando en la pantalla.

113

Para detener la grabación basta con presionar el segundo botón, lo cual detendrá tanto

la captura de datos, crea el documento PIDS.txt y se genera un pulso para apagar la

cámara fotográfica, así mismo se le indicará un mensaje en la pantalla “Fin de

grabación” confirmando que se detuvo toda grabación. En este modo el valor último

del contador se almacena hasta dar inicio a una nueva grabación desde este mismo

valor manteniendo la secuencia de registro de datos.

Caso contrario si se desea realizar una nueva sesión de grabación de datos, se debe

presionar el tercer botón contando desde la parte superior. Este botón reiniciara los

datos a 0 y mostrara en la pantalla un enunciado REINICIANDO.

Retirar las tarjetas micro SD tanto del módulo de almacenamiento de datos como de

la cámara fotográfica.

4.10.6 Importación de datos a la interfaz de Labview.

A continuación, se detallan los pasos para ingresar los datos recolectados a la interfaz de

Labview:

Retire las 2 tarjetas micro SD tanto del módulo de almacenamiento de datos como de

la cámara.

Con la ayuda de un adaptador micro SD/USB pase los archivos de datos a su PC o

laptop la cual debe tener instalado los programas de Arduino/Labview.

Ejecute el programa “Interfaz 8.7” y espere a que cargue el programa y sus

complementos.

Figura 98. Mensajes en la pantalla al presionar los botones de acción.

114

Una vez dentro del programa se puede ver un menú con 7 ventas, cuya primera

ventana corresponde a la portada de la interfaz, la cual contiene los datos

informativos acerca del módulo.

En la segunda ventana, se encuentra en la parte izquierda una mini guía de uso de la

interfaz.

En la parte derecha de la misma ventana se encuentra el apartado de configuración.

En la sección de “fotos” seleccione la ruta de la carpeta donde se encuentran las fotos

que desea visualizar en la interfaz. Para seleccionar simplemente dar click en una de

las fotos, de esta manera se creará automáticamente la ruta.

Figura 99. Pestaña de guía y configuración de la interfaz.

Figura 100. Path de selección de la carpeta de fotos.

115

En la sección OBDII seleccione la ruta del archivo de datos que desea ingresar en la

interfaz. Cuando las rutas estén seleccionadas el indicador led “Datos listos” se

enciende.

Bajo este apartado de configuración se encuentra la herramienta de filtrado por hora

que permite al usuario indicar tanto la hora de inicio y la hora fin en la que desea

analizar los datos.

En la tercera ventana denominada “Gestión del motor” se puede visualizar y

comparar 2 valores en una misma gráfica, los valores disponibles son: Velocidad,

RPM, TPS, MAP, ECT, Temp. Admisión, Voltaje de batería. Estos se pueden

seleccionar en un submenú dispuesto en la parte izquierda.

Figura 102. Herramienta de filtrado por hora.

Figura 101. Path de selección del archivo txt.

116

La cuarta ventana denominada “Graficas comparativas” permite realizar una gráfica

individual de cada valor que se seleccione del submenú de la parte izquierda. Una vez

seleccionada presionar el botón Play y se genera las curvas de los valores del PID

indicado en función de la cantidad de datos adquiridos. Para generar una nueva

comparación de curvas con parámetros distintos presione en el botón Refresh y las

gráficas se limpian para una nueva comparación.

En la quinta pestaña encontramos una aplicación didáctica e interactiva que permite

simular todos los datos recolectados en una interfaz, consta de un tacómetro digital y

analógico, medidor de velocidad tanto digital como analógico, así mismo un medidor de

Figura 103. Gráfica mixta (ventana Gestión del motor).

Figura 104. Ventana Gráficas comparativas.

117

temperatura de refrigerante del motor analógico – digital, activación de pedal de freno,

marcha colocada y una tabla de valores máximos y mínimos adquiridos durante la prueba.

Figura 105. Ventana del simulador.

Si se desea visualizar las fotografías una a una para detectar alguna anomalía en ellas, se

puede hacer uso de la herramienta de la 6 pestaña de la interfaz que no es más que un

visualizador de imágenes similar al de windows de las computadoras. Para su uso

contamos con botones para el cambio de imágenes, tanto para cambiar y regresar a la

imagen anterior.

Figura 106. Ventana del visualizador de imágenes.

118

El archivo de texto creado por el módulo almacena los datos y en la ventana 7 se

encuentra la función para generar una tabla de los datos en un orden asignado de la

siguiente manera: cantidad de datos, fecha, hora, Rpm, velocidad, Ect, Iat, Tps, voltaje de

batería, Map, marcha, freno, ángulos x,y,z. Tenemos un botón play para generar los datos

en la tabla una vez que lo pulsemos, además de un botón Reporte, el cual su función es la

de crear un documento Excel el cual el usuario puede hacer uso o si desea imprimir el

documento para analizar más detenidamente.

Figura 107. Ventana de la tabla de datos en Labview.

119

CAPITULO VI

5. Conclusiones y Recomendaciones.

5.1 Conclusiones.

El módulo de almacenamiento de datos on board para taxis, permite almacenar datos de

gestión electrónica del vehículo, posición de marcha y estado de freno, aceleración en 3

ejes y GPS, organizados en una cadena de texto compuesta por 21 datos adquiridas cada

1 segundo y almacenados en un archivo txt.

El modulo es capaz de almacenar hasta 1044480 datos consecutivos, es decir 12 días 8

horas, a través del valor datos que se encuentra ilustrado en la pantalla, el cual incrementa

cada segundo que se adquiere toda la trama de datos.

El receptor GPS que se encuentra integrado al módulo proporciona datos de tiempo como

hora, fecha y ubicación latitud, longitud con una precisión de (+ - 3m).

La cámara realiza capturas del entorno frontal del vehículo en intervalos de 1,5 segundos

con una calidad de imagen de 2 megapíxeles en formato .jpg y un peso promedio de

100kb.

La interfaz diseñada en LabView, permite al usuario importar los datos almacenados por

el módulo y la cámara de manera sincronizada, para su visualización y análisis mediante

submenús de selección de parámetros en graficas comparativas, simulación de viaje

interactivo, además de brindar información estadística de los datos y valores adquiridos.

La particularidad adicional de la interfaz desarrollada es el filtrado de todos los datos

sincronizados por hora, así de esta manera es posible la visualización de datos dentro de

los rangos de hora iniciales y finales que establezca el usuario.

120

5.2 Recomendaciones.

Se recomienda el uso de este módulo de almacenamiento de datos para obtener

información que permita al usuario que realiza el control, conocer los valores de

funcionamiento de los distintos parámetros de gestión electrónica del vehículo y así se

pueda establecer las causas probables presentes en un accidente.

Es recomendable realizar pruebas de compatibilidad y envió de datos entre el vehículo y

el módulo de almacenamiento antes de su instalación, debido a que los vehículos poseen

distintos protocolos de comunicación y algunos no son reconocidos por el conector

OBDII.

Se recomienda descargar los datos almacenados en las tarjetas microSD diariamente para

que el usuario realice un óptimo control cuando el vehículo haya culminado su

movilización diaria por las diferentes rutas.

Es recomendable colocar el receptor GPS en un lugar del vehículo donde aseguremos una

buena recepción de datos de los satélites, así de esta manera cuando iniciemos la

grabación se sincronicen ambos dispositivos.

Es recomendable utilizar la plataforma de hardware libre Arduino ya que nos suministra

librerías y herramientas compatibles para usarlas con distintos elementos electrónicos

como la cámara fotográfica OV2640, facilitando su programación.

Se recomienda el uso del software LabView para la importación de datos desde las

tarjetas de almacenamiento, ya que nos permite la manipulación, transformación,

decodificación y simulación de valores de cada parámetro adquirido.

121

BIBLIOGRAFÍA

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http://www.arducam.com/downloads/shields/ArduCAM_Mini_2MP_Camera_Shield_Ha

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Editorial Diseli. Código Biblioteca UTN: 629.287/. R84/Tec.

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Código Biblioteca UTN: 629.53/. R84/Man.

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Editorial Foxandina. Código Biblioteca UTN: 621.381/. A73/Ele.

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M65/Lab.

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Alfaomega. Código Biblioteca UTN: 620.004/. M65/Pro.

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eléctrica. España: Editorial Alfaomega. Código Biblioteca UTN: 621.381/. B65/Mec.

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Editorial Pearson. Código Biblioteca UTN: 621.319/. V55/Cir.

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de la U. Código Biblioteca UTN: 005.4/.M86/Adr.

Foro de Labview. (2015). Obtenido de http://forums.ni.com/t5/La-Comunidad-en-

Espa%C3%B1ol/ct-p/ESAForum.

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122

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Editorial Marcombo.

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micro-sd-breakout-board-card-tutorial.pdf.

Areny, R. (2006). Instrumentos electrónicos básicos. Editorial: Marcombo SA.

Camps, G., Espí, J., Muñoz, J. (2006). Fundamentos de la Electrónica Analógica.

Universidad de Valencia.

Zabler, E. (2002). Los sensores en el vehículo. Alemania: Editorial Roberth Bosch

GmBH serie amarilla.

123

ANEXOS.

124

ANEXO 1. TABLA DE COSTOS

Item Unidad Costo unidad Costo

Arduino Mega 2560 1 $ 60 $ 60

Arduino nano 1 $ 15 $ 15

Pantalla TFT 3.2” 1 $ 70 $ 70

Receptor GPS UBX 8030 1 $ 65 $ 65

Cámara 1 $ 80 $ 80

Cable OBDII UART V2 1 $ 80 $ 80

Sensores fin de carrera 6 $ 1 $ 6

Botones (Pulsadores) 4 $ 1.25 $ 5

Adaptador para encendedor de

auto con regulador de salida

de voltaje

1 $ 28 $ 28

Cable USB macho/hembra 1 $ 4 $ 4

Cables 1 $ 6 $ 6

Case Módulo/Cámara 1 $ 30 $ 30

Otros $ 52 $ 52

Total $ 501

125

ANEXO 2. DATASHEET UBX-M8030

126

127

ANEXO 3. CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN ARDUINO

//*************//*****************//

//*** Ingenierìa Automotriz***//

//***Francisco Ormaza - Jefferson Enrìquez**//

//***Mòdulo de almacenamiento de datos ***//

#include <EEPROM.h>

#include <TinyGPS++.h>

#include <Arduino.h>

#include <Wire.h>

#include <OBD.h>

#include <SPI.h>

#include <SD.h>

#include <MultiLCD.h>

#include <I2Cdev.h>

#include <MPU9150.h>

#include <TimerOne.h>

#include "config.h"

LCD_SSD1289 lcd;

#define STATE_OBD_READY 0x2

#define STATE_MEMS_READY 0x10

#define STATE_GUI_ON 0x20

#define OBD_ADAPTER_I2C 0

#define OBD_ADAPTER_UART 1

128

#if USE_MPU6050 || USE_MPU9150

MPU6050 accelgyro;

#endif

extern uint8_t SmallFont[];

extern uint8_t BigFont[];

extern uint8_t SevenSegNumFont[];

extern unsigned int taxi[0x3B60];

extern unsigned int logo[0x3B60];

static const PROGMEM uint8_t tick[16 * 16 / 8] =

0x00,0x80,0xC0,0xE0,0xC0,0x80,0x00,0x80,0xC0,0xE0,0xF0,0xF8,0xFC,0x78,0x30,0x00,0x00,0x01,0x03,

0x07,0x0F,0x1F,0x1F,0x1F,0x0F,0x07,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00;

File myFile;// doc

int cont=0; // variable para conteo 1s

int comienzo=12;/////

int fin =13;//////

int barrido=11;//////Reinicio

//////18 y 19 Serial 1 para el obd

int on=44;///// encendido camara

int grabar=0;

byte contx1=0;///constantes eeprom

byte contx2=0;

129

/////////////////////////////////caja//////////////

const int boton = 43; //primera

const int boton2= 45; //segunda

const int boton3= 47; //tercera

const int boton4= 49; //cuarta

const int boton5= 7; //quinta

const int boton6= 9; //freno

int m;

int freno;

int f;

int marcha=0;

int value;

int estado=0; //1era

int estado1=0; //2da

int estado2=0; //3era

int estado3=0; //4ta

int estado4=0; //5ta

int estado5=0; //freno

byte state = 0;

//variables x, y posiciones pantalla

int x, y;

int x_1, y_1;

int led =8 ;//pin de salida para encendido arduino 2

130

void processAccelerometer();

TinyGPSPlus gps;

COBDI2C obd;

String stringDato;

int dia = 0;

int mes = 0;

int anio = 0;

int hora = 0;

int minu = 0;

int segu = 0;

long anterior;

long intervalo;

void processAccelerometer()

#if USE_MPU6050 || USE_MPU9150

int16_t ax, ay, az;

int16_t gx, gy, gz;

#if USE_MPU9150

int16_t mx, my, mz;

#endif

int temp;

131

#if USE_MPU9150

accelgyro.getMotion9(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz, &mx, &my, &mz);

#else

accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

#endif

temp = accelgyro.getTemperature();

ax /= ACC_DATA_RATIO;

ay /= ACC_DATA_RATIO;

az /= ACC_DATA_RATIO;

gx /= GYRO_DATA_RATIO;

gy /= GYRO_DATA_RATIO;

gz /= GYRO_DATA_RATIO;

#if USE_MPU9150

mx /= COMPASS_DATA_RATIO;

my /= COMPASS_DATA_RATIO;

mz /= COMPASS_DATA_RATIO;

#endif

#if USE_MPU9150

#endif

#endif

132

void setup()

stringDato = String();

Serial.begin(115200);

Serial2.begin(115200);

pinMode(on, OUTPUT);// encendido/apagado càmara

pinMode(led, OUTPUT);//salida para encendido

pinMode(comienzo, INPUT_PULLUP);//////////13

pinMode(fin, INPUT_PULLUP);///////////12

pinMode(barrido,INPUT_PULLUP);///////////11

pinMode(boton, INPUT_PULLUP);// interrupcion pin 2 "primera"

pinMode(boton2, INPUT_PULLUP);// interrupcion pin 3 "segunda"

pinMode(boton3, INPUT_PULLUP);// interrupcion pin 18 "tercera"

pinMode(boton4, INPUT_PULLUP);//interrupcion pin 19 "freno"

pinMode(boton5, INPUT_PULLUP);// pulsador cuarta

pinMode(boton6, INPUT_PULLUP);//pulsador quinta

pinMode(SS,OUTPUT);

if (!SD.begin(SD_CS_PIN))

Serial.println("FALLO");

lcd.begin();

lcd.clear();

lcd.fillScr(255,255,255);//fondo de pantalla

lcd.drawBitmap (220,145,80,80,logo,1);

133

lcd.setBackLight(255);

lcd.setBackColor(255, 255, 255); //fondo de letras

lcd.setColor(255,0,0);

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);

lcd.println();

lcd.println(" UNIVERSIDAD TECNICA DEL NORTE");

lcd.println();

lcd.println(" INGENIERIA AUTOMOTRIZ");

lcd.println();

lcd.println(" FICA");

lcd.println();

lcd.setColor(0,0,255);

lcd.println(" MODULO DE ALMACENAMIENTO DE DATOS");

lcd.println(" ON BOARD PARA TAXIS ");

lcd.println();

lcd.println();

lcd.println();

lcd.setColor(0,0,0);

lcd.println("CONECTANDO OBD-II......");

#if USE_MPU6050 || USE_MPU9150

Wire.begin();

accelgyro.initialize();

if (accelgyro.testConnection()) state |= STATE_MEMS_READY;

#endif

134

obd.begin();

// while (!obd.init());

while (!obd.init(OBD_PROTOCOL)); //omentario/////////////////

state |= STATE_OBD_READY;

lcd.setColor(0,128,0);

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);

lcd.println("OBD LISTO!");

char buf[OBD_RECV_BUF_SIZE];

if (obd.getVIN(buf))

lcd.setColor(RGB16_WHITE);

lcd.print("VIN:");

lcd.setColor(RGB16_YELLOW);

lcd.print(buf);

while(grabar==0)

pin_inicio();

//delay(1000);

lcd.clear();

135

lcd.fillScr(255,255,255);//Pantalla en blanco

lcd.drawBitmap (0,0,160, 95, taxi,2);

void grabando()

lcd.setColor(255, 0, 0); //rojo

lcd.setBackColor(255, 255, 255); //Fondo de las letras en blanco

lcd.setFont(BigFont); //Cambio de Estilo de letra

lcd.print2("GRABANDO...", CENTER, 120); //Mensaje en la posicion 120

void fin_grabacion()

lcd.setColor(255, 0, 0);

lcd.setBackColor(255, 255, 255);

lcd.setFont(BigFont);

lcd.print2("FIN DE GRABACION", CENTER, 120);

void reiniciando()

lcd.setColor(255, 0, 0);

lcd.setBackColor(255, 255, 255);

lcd.setFont(BigFont);

136

lcd.print2("REINICIANDO", CENTER, 120);

void lee_hora_fecha()

dia = gps.date.day();

mes = gps.date.month();

anio = gps.date.year();

hora = gps.time.hour();

minu = gps.time.minute();

segu = gps.time.second();

void pin_inicio()

if(digitalRead(comienzo)==LOW)

delay(10);

while(digitalRead(comienzo)==LOW);

grabar=1;

digitalWrite(on, HIGH);///

delay(100);

digitalWrite(on, LOW);///

delay(80);

137

void loop()

int16_t ax, ay, az;

int16_t gx, gy, gz;

int16_t mx, my, mz;

byte pids; //variable para llamado pids

contx1=(byte)EEPROM.read(0);

contx2=(byte)EEPROM.read(1);

cont=(contx1<<8)+contx2;

estado = digitalRead(boton); //1era

estado1= digitalRead(boton2);//2da

estado2= digitalRead(boton3);//3era

estado3= digitalRead(boton4);//4ta

estado4= digitalRead(boton5);//5ta

estado5= digitalRead(boton6);//freno

if (estado==HIGH)

if (estado1==HIGH)

if (estado2==HIGH)

if (estado3==HIGH)

if (estado4==HIGH)

if (estado5==HIGH)

marcha=0;

138

////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////

if (estado==HIGH)

else

marcha=1;

if (estado1==HIGH)

else

marcha=2;

if (estado2==HIGH)

else

marcha=3;

if (estado3==HIGH)

else

marcha=4;

if (estado4==HIGH)

else

marcha=5;

139

if (estado5==LOW)

freno=0;

digitalWrite(led,HIGH);

else

freno=1;

m=marcha;

f=freno;

////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////

pin_inicio();

lee_hora_fecha(); //lee hora y fecha

////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////

if(digitalRead(fin)==LOW)

delay(10);

while(digitalRead(fin)==LOW);

fin_grabacion();

grabar=0;

digitalWrite(on, HIGH);///

delay(100);

digitalWrite(on, LOW);///

delay(1000);

140

lcd.drawBitmap (0,0,160, 95, taxi,2);

////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////

if(digitalRead(barrido)==LOW)

delay(10);

while(digitalRead(barrido)==LOW);

reiniciando();

grabar=0;

EEPROM.write(0,0);

EEPROM.write(1,0);

cont=0;

contx1=0;

contx2=0;

delay(1000);

lcd.drawBitmap (0,0,160, 95, taxi,2);

////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////

if(grabar==1) ////////////modificacion txt//////////

long actual = millis();

141

if (x<9)

x++;

lcd.setColor(255, 0, 0);

lcd.setBackColor(255, 255, 255);

lcd.setFont(BigFont);

lcd.print2("SINCRONIZANDO", CENTER, 120);

delay (9000);

lcd.drawBitmap (0,0,160, 95, taxi,2);

if (x=9)

grabando();

myFile=SD.open("pids.txt",FILE_WRITE);

cont++;

contx1=cont>>8;

contx2=cont&255;

EEPROM.write(0,contx1);

EEPROM.write(1,contx2);

float v = obd.getVoltage();

lee_hora_fecha();

myFile.print(cont); myFile.print(",");

myFile.print(gps.date.day()); myFile.print(",");

myFile.print(gps.date.month());myFile.print(",");

142

myFile.print(gps.date.year()); myFile.print(",");

Serial.print(cont); Serial.print(",");

Serial.print(gps.date.day()); Serial.print(",");

Serial.print(gps.date.month());Serial.print(",");

Serial.print(gps.date.year()); Serial.print(",");

hora = hora - 5;

if (hora < 0)

hora = hora + 24;

myFile.print(hora); myFile.print(",");

myFile.print(gps.time.minute()); myFile.print(",");

myFile.print(gps.time.second()); myFile.print(",");

Serial.print(hora); Serial.print(",");

Serial.print(gps.time.minute());Serial.print(",");

Serial.print(gps.time.second());Serial.print(",");

accelgyro.getMotion9(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz, &mx, &my, &mz);

myFile.print(ax); myFile.print(",");

myFile.print(ay); myFile.print(",");

myFile.print(az); myFile.print(",");

myFile.print(gps.location.lat(), 4); myFile.print(",");

myFile.print(gps.location.lng(), 4); myFile.print(",");

143

Serial.print(ax); Serial.print(",");

Serial.print(ay); Serial.print(",");

Serial.print(az); Serial.print(",");

Serial.print(gps.location.lat(), 4); Serial.print(",");

Serial.print(gps.location.lng(), 4); Serial.print(",");

(obd.read(PID_RPM,value ));

Serial.print(value); Serial.print(",");

myFile.print(value); myFile.print(",");

(obd.read(PID_SPEED, value)) ;

Serial.print(value); Serial.print(",");

myFile.print(value); myFile.print(",");

(obd.read(PID_COOLANT_TEMP, value)) ;

Serial.print(value); Serial.print(",");

myFile.print(value); myFile.print(",");

(obd.read(PID_INTAKE_TEMP, value));

Serial.print(value); Serial.print(",");

myFile.print(value); myFile.print(",");

(obd.read(PID_THROTTLE, value)) ;

Serial.print(value); Serial.print(",");

144

Serial.print(v); Serial.print(",");

myFile.print(value); myFile.print(",");

myFile.print(v); myFile.print(",");

(obd.read(PID_INTAKE_MAP,value));

Serial.print(value); Serial.print(",");

myFile.print(value); myFile.print(",");

myFile.print(m); Serial.print(m);

myFile.print(","); Serial.print(",");

myFile.print(f); myFile.println(",");

Serial.print(f); Serial.println(",");

lcd.setCursor(50,25); //Posicion

lcd.setColor(0,0,0); //Color Negro

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_XLARGE);//Tipo de letra

myFile.close();

intervalo=actual-anterior;

anterior=actual;

//delay(0);

lee_hora_fecha(); //lee hora y fecha

lcd.setBackLight(255); // va desde 0 a 255

145

lcd.setBackColor(255, 255, 255); //Fondo de las letras en blanco

lcd.setCursor(2,25); //Posicion

lcd.setColor(RGB16_RED); //COlor

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);//Tipo de letra

lcd.print("HORA: "); //Mensaje

lcd.setCursor(50,25); //Posicion

lcd.setColor(0,0,0); //Color Negro

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_XLARGE);//Tipo de letra

int hora = (gps.time.hour());

hora = hora - 5;

if (hora < 0)

hora = hora + 24;

lcd.printInt(hora);

lcd.print(":");

lcd.setCursor(95,25); //Posicion

lcd.printInt(gps.time.minute(),2);

lcd.print(":");

lcd.setCursor(138,25); //Posicion

lcd.printInt(gps.time.second(),2);

lcd.setColor(RGB16_RED);

146

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);

lcd.setCursor(180,25);

lcd.print("DATOS: ");

lcd.setColor(0,0,0);

lcd.setFontSize(FONT_SIZE_XLARGE);

lcd.printInt(cont,4);

smartDelay(99);

static void smartDelay(unsigned long ms)

unsigned long start = millis();

do

while (Serial2.available())

gps.encode(Serial2.read());

while (millis() - start < ms);